Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)와 YBa_2Cu_(3-x)Zn_xO_(7-δ)단결정의 RAMAN연구

Abstract

Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ)와 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ) 단결정(Single Crystal)을 라만 분광법으로 측정하여 초전도 체계를 이해하고자 하였다. Pr은 YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)구조에서 Y자리에 치환되며 Zn은 YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)구조에서 평면 구리 자리에 치환된다. 두 가지 단결정의 경우 모두 치환 량이 증가함에 따라 전이 온도(T_(c))가 감소한다는 것은 잘 알려져 있다. 본 실험에서는 다결정상(Polycrystal)에서 알려진 실험적 사실들이 단결정상에서도 성립하는지 확인하고자 한다. 본 실험에서는 전이 온도가 88K, 71K, 51K, 38K, 33K인 Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ) 단결정들과 초전도성이 없는 PrBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ) 단결정, 그리고 전이 온도가 85K, 73K, 60K, 56K인 YBa_(2)Cu-(3-x)Zn_(x)O_(7-δ) 단결정들에 대해 라만 측정을 하였다. 모든 단결정에 대해 ZX와 XY 평면에서 라만 스펙트럼을 얻었다. ZX 평면에서는 4개의 A_(1g) 모드 - Ba, Cu(1), O(2)와 O(3), O_(z)-를 관찰하였고 XY 평면에서는 ZX 평면에서는 나타나지 않는 O(2)와 O(3)의 B_(1g)모드를 관찰하였다. 이 결과는 대부분 다결정상의 결과와 일치한다. Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ) 단결정에서는 Ba의 118 ㎝^(-1) 피크와 O_(z)의 500 ㎝^(-1)피크가 진동수 증가를, CuO_(2) 명면에 있는 산소의 340 ㎝^(-1)피크는 진동수 감소를 보이는 반면에 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ) 단결정에서는 어떤 피크도 진동수의 변화가 관찰되지 않았다. 이러한 결과로부터 Pr이 치환될 때 초전도성이 억제되는 현상을 Ba 자리의 양공 국소화(hole localization)로 설명하고자 하며 초전도성 억제 체계는 Zn이 치환된 경우와 다르다는 결론을 내릴 수 있다.;Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ) and YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ) single crystals are investigated using micro-Raman spectroscopy. Substitution of Y by Pr yields suppression of T_(c), and substitution of Cu(2) - Cu in yhe plane - by Zn shows the similar results. In this work, difference in the superconducting mechanism of both systems is searched in single crystals. Also, the results from single-crystal samples are compared with those from polycrystalline samples. Raman spectra of Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ), whose T, values range from 88K to 33K, PrBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ), and YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ) whose T, values range from 85K to 56K, show four A_(1g), and one B_(1g), modes in the ZX and XY planes. The results show that the Ba(∼ 118cm^(-l)) and O_(2)(∼ 500 cm^(-l)) modes increase and that the O(2) - O(3) out-of-phase bending bond motion decreases in frequency for Y_(1-x)Pr_(x)Ba_(2)Cu_(3)O_(7-δ) while all modes show no change for YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ). From this, we conclude that mechanism of suppression of superconductivity differs in two systems and that hole localization on Ba sites is related to the suppression of T, in Pr-doped YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ). In YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-δ), the suppression of superconductivity may be related with the disorderedness due to substitution of Zn for Cu.