Bi_2Sr_2Ca_1-xNa_xCu_2O_8+y 산화물 고온초전도체의 Ca 위치에 Na치환 효과 = Effect of Na Substitution for the Ca Site in the Bi_2Sr_2Ca_1-xNa_xCu_2O_8+y Superconductors
산화물 고온초전도체의 초전도성은 Cu-O면의 hole 농도와 밀접한 상호관계를 갖고 있음이 잘 알려져있다. 그러므로 본 연구에서는 Cu-O면의 hole 농도를 변화시키기 위해, Bi계 2212상(80K 상)의 구조안에 있는 +2가인 Ca 위치에 +1가의 알카리 원소를 치환하였다. 즉, Cu-O면의 hole 농도를 변화시킴에 따른 초전도성의 변화 및 초전도체의 결정구조 변화를 조사하였다. 그 결과 Ca 위치에 Na를 치환한 고용한계는 x<0.3이었다. 시료 안의 Na 치환량을 증가시킴에 따라 임계온도 T_c 와 hole 농도는 점차 증가하여 최대값을 갖은 후 서서히 감소 되었고, Na 치환량 x>-0.7 이상에서는 금속 - 반도체 전이현상이 관찰되었다. 또한 Na 치환의 고용한계내에서 결정상수 c^-축은 점차 감소하였고, a,b- 축은 점차 증가되는 경향을 보였다.
더보기The samples of Bi_2Sr_2Ca_1-xNa_xCu_2O_8+y with various carrier concentration were synthesized by substituting Na for Ca ion. The superconducting properties, hall coefficients and X-ray powder diffraction were measured the samples. Single phase samples were obtained for 0<-x0.3 of Bi_2Sr_2Ca_1-xNa_xCu_2O_8+y. In the single phase, the critical temperature T_c and carrier concentration increase with the increase of Na concentration pass through a maximum and then decreases. In the range of x>-0.7 to the Na doped samples, howerever, we observed the metal-semiconductor transition. The c-axis seemed to decrease and a, and b-axes increase with increasing Na concentration in the single phase. Decreasing of c-axis while increasing x is due to the smaller size of Na^-1 ions to the Ca+2 ions. In the range of x>0.3 however, the trend becomes ambiguous due to the inclusion of the 10 K phase and impurity phase.
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