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

τα πειραµατικά µας αποτελέσµατα (Σχ. 2β). Η κορυφή στα ~370 cm -1 είναι η πιο λεπτή από τις τρεις εφόσον αποτελείται από
ένα µόνο IR φωνόνιο, το οποίο σχετίζεται µε ταλαντώσεις των ατόµων του οξυγόνου και εποµένως µετατοπίζεται
ενεργειακά µε την ισοτοπική αντικατάσταση. Η φαρδυά κορυφή στα ~280 cm -1 αποτελείται από τρία IR φωνόνια, δύο από
τα οποία σχετίζονται µε ταλαντώσεις των ατόµων του οξυγόνου και ένα µε ταλαντώσεις των ατόµων Cu. Για το λόγο αυτό, η
ενεργειακή του µετατόπιση αναµένεται να είναι τα ~2/3 της ολικής, όπως προκύπτει και πειραµατικά. Επιπλέον, το εύρος
αυτής της κορυφής µειώνεται µε την ισοτοπική αντικατάσταση, γεγονός που υποδηλώνει ότι αποτελείται από αρκετά άτοµα,
µερικά από τα οποία επηρρεάζονται από την αντικατάσταση του 16 Ο από το 18 Ο και άλλα όχι.
Σχ. 2. Φάσµατα Raman της ένωσης
La 1.85 Sr 0.15 Cu 16 O 4 σε παράλληλες και
διασταυρωµένες πολώσεις (α) και της ένωσης
La 1.875 Sr 0.125 CuO 4 σε παράλληλες πολώσεις και
για τα δύο ισότοπα (β).
Σε µία παλαιότερη εργασία, τα δύο από τα τρία φωνόνια (η 150 και η 370
cm -1 ) θεωρήκε ότι σχετίζονται µε ΤΟ ενεργα κατά IR φωνόνια συµµετρίας B 1u και
B 2u , µε ιδιοδιανύσµατα κατά µήκος των επιπέδων CuO 2 , ενώ δεν υπάρχει σαφής
ταυτοποίηση της ~280 cm -1 κορυφής [7]. Παρόλο που οι νέες κορυφές οφείλονται
σε IR φωνόνια, τα δεδοµένα µας υποδηλώνουν ότι αυτή η ταυτοποίηση είναι
λανθασµένη και ότι σχετίζονται µε ταλαντώσεις φωνονίων κυρίως κάθετα στα
επίπεδα CuO 2 (άξονας c). Επιπλέον, η ενεργειακή µετατόπιση της κορυφής στα
~370 cm -1 λόγω της ισοτοπικής αντικατάστασης του οξυγόνου και η καλή
συµφωνία µε το νόµο του απλού αρµονικού ταλαντωτή, υποδηλώνει ότι αυτή η
κορυφή πρέπει να οφείλεται κυρίως στα άτοµα του οξυγόνου, σε διαφωνία µε την
προηγούµενη ταυτοποίηση της συγκεκριµένες κορυφής µε άτοµα τόσο του
οξυγόνου όσο και του Cu [7].
Η παραβίαση της συµµετρίας αντιστροφής, που είναι απαραίτητη προκειµένου
να ανιχνευθούν τα ενεργά κατά IR φωνόνια στα φάσµατα Raman, µπορεί να
οφείλεται στην αντικατάσταση του La από Sr. Σε αυτή την περίπτωση, η ένταση
των τριών νέων κορυφών θα έπρεπε να αυξάνεται συνέχεια µε την αύξηση του
εµπλουτισµού x. Κάτι τέτοιο όµως δε συµβαίνει, εφόσον η ένταση των
συγκεκριµένων κορυφών µειώνεται στις υπερεµπλουτισµένες συγκεντρώσεις. Ένα
άλλο ερώτηµα που προκύπτει, είναι η πιθανή συσχέτιση των τριών κορυφών µε την
ορθοροµβική φάση. Όπως φαίνεται από το Σχ.1, η ένταση της κορυφής στα
~370cm -1 σταδιακά µειώνεται κατά την µετάβαση από την ορθοροµβική στην
τετραγωνική φάση. Ωστόσο, τόσο αυτή όσο και η κορυφή στα ~150 cm -1 φαίνονται
καθαρά ακόµα και στην τετραγωνική φάση (Σχ. 2α).
Στο Σχ.3 παρουσιάζεται η µέγιστη θερµοκρασία στην οποία εµφανίζεται η
κορυφή στα ~280 cm -1 , για όλες τις συγκεντρώσεις που µελετήθηκαν, σε
συνδυασµό µε τη θερµοκρασία µετάβασης αυτών των ενώσεων. Είναι φανερό
ότι η µέγιστη θερµοκρασία εµφάνισής της σχετίζεται άµεσα µε τη θερµοκρασία
µετάβασης. Ακόµη και το πλατώ που παρουσιαζει το Τ c αναπαράγεται σε αυτό
το σχήµα. Προκύπτει εποµένως ότι η παραβίαση της συµµετρίας αντιστροφής
και η εµφάνιση ορισµένων IR φωνονίων στα φάσµατα Raman, στις
υπεραγώγιµες συγκεντρώσεις, σχετίζεται µε τοπικές πλεγµατικές
παραµορφώσεις. Οι παραµορφώσεις αυτές µπορεί να προέρχονται από την
αντικατάσταση του La από Sr, ωστόσο παραµένει άγνωστο γιατί µειώνεται η
σχετική ένταση των κορυφών αυτών στις µεγάλες συγκεντρώσεις Sr. Όποιος και
αν είναι ο λόγος που οδηγεί στη µείωση της συµµετρίας, τα δεδοµένα µας
υποδηλώνουν ότι για συγκεκριµένες συγκεντρώσεις και για χαµηλές
θερµοκρασίες οι τοπικές παραµορφώσεις του πλέγµατος αποκτούν µία µεγάλης
εµβέλειας τάξη. Κανείς θα µπορούσε να θεωρήσει ότι αυτά τα φαινόµενα είναι
δυναµικής φύσεως και στις χαµηλές θερµοκρασίες δηµιουργούν µία τάξη
µεγάλης εµβέλειας, η οποία µπορεί να ανιχνευτεί µε τη φασµατοσκοπία Raman.
Η συσχέτιση αυτής της τάξης µε το Τ c είναι µία ένδειξη ότι αυτό το δυναµικής
φύσεως φαινόµενο σχετίζεται µε την υπεραγωγιµότητα.
Σχ. 3. Η εξάρτηση της µέγιστης θερµοκρασίας
εµφάνισης της κορυφής στα ~280 cm -1 από τη
θερµοκρασία και τον εµπλουτισµό.
Σε αυτή την εργασία µελετήθηκε συστηµατικά η εµφάνιση IR φωνονίων στα φάσµατα Raman. Προτάθηκε µία
ταυτοποίηση των απαγορευµένων από τη συµµετρία φωνονίων, βασιζόµενη στην εξάρτησή τους από τον εµπλουτισµό, τη
θερµοκρασία και την ισοτοπική αντικατάσταση. Και οι τρεις κορυφές συσχετίστηκαν µε IR φωνόνια µε ιδιοδιανύσµατα
παράλληλα στον c άξονα. Η µέγιστη θερµοκρασία εµφάνισης αυτών των κορυφών εξαρτάται από την περιεκτικότητα Sr και
τη θερµοκρασία µε όµοιο τρόπο µε το Τ c . Το γεγονός αυτό µπορεί να οφείλεται στο σχηµατισµό τοπικών παραµορφώσεων
του πλέγµατος που παραβιάζουν τη συµµετρίας αντιστροφής, όπως λωρίδες (stripes) και πολαρόνια.
[1] B. Keimer, N. Belk, R.J. Birgeneau, A. Cassanho, C.Y.Chen, M. Greven, M.A. Kastner, A. Aharony, Y. Endoh, R. W.
Erwin, and G. Shirane, Phys. Rev. B 46, 14034 (1992).
[2] S. Sugai, Phys. Rev. B39, 4306 (1989); S. Sugai et al., Solid State Commun. 76, 371 (1990).
[3] W.H. Weber, C.R. Peters, and E.M. Logothetis, J. Opt. Soc. Am. B6, 455 (1989).
[4] G. Burns, G.V. Chandrashekhar, F.H. Dacol, and M.W. Shafer, Solid State Commun. 68, 67 (1988).
[5] D. Lampakis, E. Liarokapis, and C. Panagopoulos, Phys. Rev. B 73, 174518 (2006).
[6] A.V. Bazhenov, C.B. Rezchikov, and I.S. Smirnova, Physica C 273, 9 (1996).
[7] S. Sugai, Physica C 185-189, 76 (1991).
140