xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

Παραβίαση της Συµµετρίας Αντιστροφής στις Υπεραγώγιµες Συγκεντρώσεις του
La 2-x Sr x CuO 4
Ε. Σιρανίδη 1* , ∆. Λαµπάκης 1 , Ε. Λιαροκάπης 1 , X. Παναγόπουλος 2 και Κ. Conder 3
1
Τµήµα Φυσικής, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα 157 80, Ελλάδα
Εργαστήριο Cavendish, Πανεπιστήµιο Cambridge, Λεωφόρος J. J. Thomson, Cambridge CB3 0HE, Ηνωµένο Βασίλειο
3 Ινστιτούτο Paul Scherrer (PSI) WLGA, Villigen PSI 5232, Ελβετία
* esiran@central.ntua.gr
Ένα από τα µεγαλύτερα ερωτήµατα που αφορούν τις υπεραγώγιµες ενώσεις της οικογένειας του Cu (cuprates) σχετίζεται µε
το πλούσιο διάγραµµα φάσης τους και τον ρόλο, αν υπάρχει, του πλέγµατος στο µηχανισµό της υπεραγωγιµότητας. Η
φασµατοσκοπία Raman µπορεί να παρέχει πληροφορίες για µικρές δοµικές παραµορφώσεις και εποµένως να ανιχνεύσει µια
πιθανή συσχέτιση του πλέγµατος µε τη διάταξη του φορτίου και του spin. Η ένωση La 2-x Sr x CuO 4 είναι ένα χαρακτηριστικό
παράδειγµα περοβσκίτη και παρουσιάζει µια πληθώρα φάσεων µε τη µεταβολή του εµπλουτισµού x και της θερµοκρασίας
[1]. Μετρήσεις Raman έδειξαν την ύπαρξη ενός µαλακού τρόπου ταλάντωσης συµµετρίας Α g στα ~100 cm -1 , που σχετίζεται
µε τις παρεκκλίνουσες ταλαντώσεις των οκταέδρων CuO 6 κατά τη διαγώνιο (110) και ενεργοποιείται κατά την µετάβαση
από την Υψηλής Θερµοκρασίας Τετραγωνική (HTT) στη Χαµηλής Θερµοκρασίας Ορθοροµβική (LTO) φάση [2-4]. ∆ύο
ακόµα υσχυρά φωνόνια του υλικού αυτού σχετίζονται µε τις ταλαντώσεις των ατοµων του La/Sr και του κορυφαίου
οξυγόνου (Ο apex ) κατά µήκος του c άξονα. Επιπλέον, ορισµένα απαγορευµένα από τη συµµετρία IR φωνόνια µε ενέργεια
~150, 280 και 370 cm -1 εµφανίζονται στα xx πόλωσης φάσµατα Raman [5]. Σε αυτή την εργασία ερευνάται το φαινόµενο
της ισοτοπικής αντικατάστασης του οξυγόνου καθώς και η συµµετρία των νέων κορυφών µε σκοπό να ταυτοποιηθούν τα
φωνόνια αυτά και να διερευνηθεί τυχόν συσχέτισή τους µε την υπεραγωγιµότητα.
Τα υψηλής ποιότητας πολυκρυσταλλικά δείγµατα La 2-x Sr x Cu 16,18 O 4 (85% αντικατάσταση 16 O από 18 O) µε x=0.125 και
0.15 που χρησιµοποιήθηκαν σε αυτήν την εργασία παρασκευάστηκαν µε την τεχνική της αντίδρασης στερεάς κατάστασης
και µελετήθηκαν µε την µέθοδο της φασµατοσκοπίας Raman. Τα φάσµατα ελήφθησαν στην θερµοκρασιακή περιοχή 7.5-
290K µε ένα τριπλό φασµατόµετρο T64000 της Jobin-Yvon µε CCD ψύξης υγρού αζώτου και µε µικροσκόπιο (µεγέθυνση
x100). Για διέγερση χρησιµοποιήθηκε η γραµµή 514.5 nm ενός λέιζερ Ar+. Οι µετρήσεις σε χαµηλές θερµοκρασίες έγιναν
µε την χρησιµοποίηση ενός κρυοστάτη Oxford, κατάλληλα τροποποιηµένου για την λήψη φασµάτων Raman σε
µεµονωµένους µικροκρυσταλλιτες (της τάξης των µερικών µm) µε προσεγγιστικές γεωµετρίες σκέδασης y(zz) y και y(xx) y
(ή x(yy) y ). Χρησιµοποιήθηκε πολύ χαµηλή πυκνότητα ισχύος της δέσµης του λέιζερ πάνω στο δείγµα, προκειµένου να
αποφευχθεί η τοπική θέρµανση της ένωσης, όπως προκύπτει από την ενεργειακή µετατόπιση του πολύ ευαίσθητου στη
θερµοκρασία µαλακού τρόπου ταλάντωσης. Για το λόγο αυτο οι χρόνοι λήψεως των φασµάτων ήταν της τάξης 3-14 ωρών.
Χαρακτηριστικά φάσµατα Raman της ένωσης La 1.85 Sr 0.15 Cu 16 O 4 για
επιλεγµένες θερµοκρασίες και για xx γεωµετρία σκέδασης παρουσίαζονται στο
Σχ. 1. Εκτός από τα φωνόνια συµµετρίας Α g στα ~229 cm -1 των ατόµων La/Sr
και στα ~429 cm -1 των ατόµων του κορυφαίου οξυγόνου, τρεις νέες κορυφές στα
~150, 280 και 370 cm -1 εµφανίζονται στις υπεραγώγιµες συγκεντρώσεις
0.03