元素替代效應中物理知識

元素替代效應(effectsofatomicsubstitutions)

元素替代或摻雜效應，例如對氧化物超導體的某種物理元素為其他某種元素部分替代或由另外元素來替代後對超導電性的影響程度稱元素替代效應。由於氧化物超導體的2平面載流子層對產生高温超導電性起有主要作用，所以元素替代或摻雜效應一般地有三種情況：⑴發生在非CuO2面的元素替代對CuO2面的性質基本無影響或無影響;⑵發生在非CuO2面的元素替代對CuO2面性質產生影響;⑶發生在CuO2面上的元素替代對超導電性質的影響程度。例如對Y系氧化物超導體YBa2Cu3O7，若用La或Nd或Sm等替代Y元素，它們對CuO2平面載流層性質均可説無影響，它們的Tc90K均一樣，這是屬於上述⑴的情形。對鑭系氧化物超導體(La1-xBax)2CuO4，這裏x=0.08時對應的Tc=30K。但若用Sr或Ca替代Ba元素(x仍是0.08)，CuO2平面載流層的性質就有變化，此時Tc分別對應為20K和40K，這是上述⑵的情形。上述第⑶種情形，例如對鑭系的La1.85Sr0.15Cu1-xNixO4y，這裏用Ni部分地替代Cu。實驗顯示，少量的摻雜Ni即可引起Tc的急劇下降，且隨着x的逐漸增加，其導電行為從金屬性質變為半導體性質。