X-선 분말 회절을 이용한 Y-Zn 123의 구조 분석

Abstract

X-선 분말 회절을 이용하여, 고온 초전도체 YBa_(2)Cu_(3)O_(7-y)와 이 물질내의 Cu일부를 Zn로 치환한 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-y) ( x=0.025, 0.060, 0.090 )의 결정 구조를 분석하였다. A/D 변환기를 응용하여 X-선 회절 장치와 컴퓨터를 interface함으로써 데이타를 디지탈화 하고 Rietveld식의 분석을 가능하게 하였다. 회절 패턴의 전체 윤곽(Full profile)을 고려한 분석으로부터 시료들의 격자 상수와 원자들의 위치를 구하고 단위 세포의 모양을 확인할 수 있었다. 초전도 임계온도 Tc는 x = 0.000일때의 90 K로부터 x = 0.025, 0.060, 0.090일 때 각각 73 K, 65 K, 53 K로 Zn가 치환되는 양이 증가할수록 점차 감소하였다. 그러나 격자 상수들은 Zn의 양에 관계없이 a □ 3.82 Å, b □ 3.89 Å, c □ 11.69 Å으로 거의 변하지 않았다. 그러므로 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-y)계 물질들의 경우 임계온도와 결정구조의 변화는 무관함을 알 수 있다. 이러한 결과는 초전도 임계온도가 CuO_(2) 평면내의 hole들의 수와 관계있다는 모형과 연관된다. 즉 Zn가 평면내에 직접 치환됨으로써 결정구조는 변화하지 않으나 움직이는(mobile) hole들의 수는 증가하여 임계온도가 감소된다고 볼 수 있다.;Structural analyses of high temperature superconductor YBa_(2)Cu_(3)O_(7-y)and YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-y) ( x= 0.000, 0,025, 0.060, 0.090 ) have been made using X-ray powder diffraction. Rietveld Analysis which needs digitized data was made possible by interfacing the X-ray diffractometer to the computer using an A/D converter. The shape of the unit cell which is determined by the lattice parameters and atomic positions within the unit cell could be checked by analyzing the full profile of the diffaction patterns. Although the critical temperature Tc of the samples decreases with increasing Zn concentration, the crystal structure is independent of Zn-content within the experimental limit. Thus the critical temperature seems to have no dependence on the crystal structure in the case of the YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7-y) system. These observations are consistent with a model in which Tc depends on mobile holes on the plane Cu. As a conclusion, this experiment leads to an assumption that direct substitutions of Zn onto the CuO_(2) plane increase the number of mobile holes and thus decrease Tc while the crystal structure remains unchanged.