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EPDA - Elektronische Publikationen Darmstadt


Autor: Foos, Karsten
Titel:Untersuchung von Fluktuationen der Sauerstoffordnung in YBa2Cu3Ox in der Nähe des rhombisch-tetragonalen Phasenübergangs mittels mechanischer Spektroskopie
Dissertation:TU Darmstadt, Fachbereich Physik, 2000

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Sauerstoffdiffusion_in_YBa2Cu3Ox.pdf (4376185 Byte)

Abstract auf Deutsch:


YBa2Cu3Ox (x zwischen 6 und 7) hat in Abhängigkeit von der Konzentration x und der Temperatur tetragonale oder rhombische Kristallstruktur. Die Struktur ist verknüpft mit der Konfiguration der Sauerstoffatome in der sog. Cu(1)-Ebene. Die Sauerstoffatome besetzen in dieser Ebene zwei Typen von Zwischengitterplätzen. In der tetragonalen Phase sind beide Platztypen mit gleicher Wahrscheinlichkeit besetzt, in der rhombischen Phase hingegen differieren die Besetzungswahrscheinlichkeiten.

Der strukturelle Phasenübergang ist also mit einem Ordnungs-Unordnungs-Übergang verbunden. Er ist zumindest oberhalb von etwa 600 K kontinuierlich. Im Bereich des Übergangs sollten sowohl Amplitude als auch Korrelationszeit der Fluktuationen der Sauerstoffkonfiguration divergieren. Makroskopisch bewirkt dies ferroelastisches Verhalten bzw. ein critical slowing-down der anelastischen Relaxationsrate.

Die vorliegende Arbeit liefert Belege hierfür. Dazu wurden die Dämpfung der elastischen Schwingung (Innere Reibung) sowie der Elastizitätsmodul von YBa2Cu3Ox-Proben mittels mechanischer Spektroskopie gemessen (Temperturen von 400 bis 1000 K, vibrating reed-Technik, Frequenzen zwischen 100 und 2000 Hz). Eine wichtige Besonderheit war dabei die Ausführung in einer geregelten Sauerstoffatmosphäre (zwischen 0,01 und 10.000 Pa), um die Sauerstoffkonzentration in-situ einstellen zu können. In dieser Hinsicht gehen unsere Experimente über frühere Arbeiten hinaus, die in Vakuum durchgeführt wurden. Durch Anpassungen von Modellkurven auf der Basis eines mean-field-Ansatzes an die Messungen gelang zudem eine gute quantitative Beschreibung, die die oben ausgeführte Modellvorstellung stützt.




Abstract auf Englisch:

YBa2Cu3Ox (concentrations x between 6 and 7) has a tetragonal and a number of orthorhombic structurs that correspond to different oxygen configurations in the Cu(1) planes. The oxygen atoms in these planes occupy two types of interstitial sites. In the tetragonal phase, both types of sites are occupied with same probability, whereas the occupation probabilities differ in the orthorhombic phases.

Thus the tetragonal-to-orthorhombic phase transition is combined with an disorder-to-order transition. It is, at least above 600 K, of second order. At the transition the amplitude and the correlation time of the fluctuations of the oxygen configuration should diverge. This macroscopicaly yields ferroelastic behavior and critical slowing-down of the anelastic relaxation rate, respectively.

This work gives evidences for this behavior. We studied energy dissipation and elastic modulus behavior of YBa2Cu3Ox samples by mechanical spectroscopy (temperatures from 400 to 1000 K, vibrating reed technique, frequencies between 100 and 2000 Hz). An important feature of our experiments was that they were performed in a controlled oxygen atmosphere (between 0.01 and 10,000 Pa) in order to adjust oxygen concentration x in-situ. In this respect, our experiments differ from previous ones performed in vacuum. Fits of model curves basing on a mean field approximation to the experimental curves were performed. The good quantitative agreement of both model and experiment supports the picture given above.



Dokument aufgenommen :2001-01-29
URL:http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000096