WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології © 2011 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies ...»

Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології © 2011 ІМФ (Інститут металофізики

ім. Г. В. Курдюмова НАН України)

Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies

2011, т. 9, № 1, сс. 77—84 Надруковано в Україні.

Фотокопіювання дозволено

тільки відповідно до ліцензії

PACS numbers:61.50.Lt, 71.15.Ap,71.15.Mb,71.15.Nc,71.20.Be,74.10.+v, 74.70.Ad

Додекаборид циркония – новый сверхпроводящий материал

с необычно повышенными сверхпроводящими свойствами на поверхности В. Е. Шатерник, А. П. Шаповалов*, В. Л. Носков, М. А. Белоголовский**, В. Г. Бутько**, В. Б. Филиппов***, В. В. Шамаев**** Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Акад. Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев, Украина Институт сверхтвёрдых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, * ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина НАН Украины, ** ул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецк, Украина Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, *** ул. Кржижановского, 3, 03680, ГСП, Киев, Украина Донецкий национальный технический университет, **** ул. Артёма, 58, 83001 Донецк, Украина Приведены результаты экспериментальных исследований и теоретических расчётов электронных характеристик монокристаллов додекаборида циркония. Показано, что ZrB12 принадлежит к классу частично ковалентных соединений переходных металлов с лёгкими элементами, в которых направленные ковалентные связи бора обеспечивают высокую механическую прочность, в то время как металлические (а значит, и сверхпроводящие) свойства формируются d-состояниями циркония, гибридизованными с внешними 2p-орбиталями бора.



Наведено результати експериментальних досліджень та теоретичних розрахунків електронних характеристик монокристалів додекабориду цирконію. Показано, що ZrB12 належить до класу частково ковалентних сполук перехідних металів з легкими елементами, в яких спрямовані ковалентні зв’язки бору забезпечують високу механічну міцність, в той час як металеві (а значить, і надпровідні) властивості формуються d-станами цирконію, гібридизованими із зовнішніми 2p-орбіталями бору.

В. Е. ШАТЕ ЕРНИК, А. П. ШАПОВАЛОВ, В. Л. НОСКОВ и др.

78.

The results of experrimental inv vestigations and theoretical calcu s ulations of electronic characteri c istics of zirc conium dode ecaboride single crystal are prels sented. A demonstr As rated, ZrB12 belongs

–  –  –

ствия, общим для всех перечисленных материалов является наличие хотя бы одного лёгкого элемента (бор, углерод).

Среди MB6 гексаборидов и MB12 додекаборидов (M – обычно редкоземельный металл), бинарных соединений с высоким содержанием бора, имеется только два сверхпроводника, которые могут работать при температурах выше 4,2 К. К ним относятся гексаборид иттрия с Tc между 6 и 7 К и ZrB12 с Tc 6 К. В обоих случаях базовыми структурными элементами являются устойчивые кластеры атомов бора. В гексабориде иттрия они образуют вместе с M атомами простую CsCl решётку (M атомы занимают позиции Cs, а B6 кластеры – Cl). Структуру додекаборида циркония можно формально представить как простую структуру типа NaCl, где атомы Zr занимают позиции натрия, а икосаэдры B12 центрированы на позициях хлора [11]. Элементарная ячейка соединения ZrB12, кристаллическая решётка которого показана на рис. 1, содержит 52 атома.

2. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ДОДЕКАБОРИДАЦИРКОНИЯ





Электронная структура додекаборида циркония рассчитывалась неэмпирическим методом линеаризованных присоединённых плоских волн, который был реализован в программе Wien2k [13]. Этот подход заключается в решении известных уравнений Кона—Шема [14] для электронной плотности основного состояния. При этом для обменно-корреляционного потенциала использовалось обобщённое градиентное приближение в виде, предложенном в работе [15]. В целом, использованный метод основан на теории функционала электронной плотности и приближении локальной спиновой плотности, когда элементарная ячейка разделяется на неперекрывающиеся атомные сферы с атомно-подобными волновыми функциями, и промежуточную область, в которой используется разложение плоской волны. Решение уравнений Кона—Шема разлагается в ряд в этом комбинированном базисе, коэффициенты которого определяются с помощью вариационного принципа Рэлея—Ритца.

Число разбиений при интегрировании по неприводимой части зоны Бриллюэна в расчётах выбиралось равным 104, а использованный максимальный волновой вектор в наборе плоских волн соответствует энергии 12,5 атомных единиц энергии. В результате выполнения самосогласованных расчётов находились оптимизированные позиции всех атомов и полная энергия системы, а затем рассчитывалась зонная структура соединения, плотность электронных состояний и пространственное распределение заряда. При этом уровень Ферми всегда принимался за точку отсчёта. Радиус атомов циркония выбирался равным 2,2, а бора – 1,4 атомных единиц длины (а.е.д.).

В. Е. ШАТЕ ЕРНИК, А. П. ШАПОВАЛОВ, В. Л. НОСКОВ и др.

80.

–  –  –

Распределение заряда (r) наглядно демонстрирует тот факт, что на B—B ковалентную связь между ближайшими внутри- и межкластерными атомами приходится значительная часть заряда, в то время как и в центре икосаэдров B12, и в непосредственной окрестности атомов циркония локальный заряд падает до ничтожно малых величин. Различный характер химических связей в подрешётках Zr и B и между ними подтверждает высказанную в работе [18] идею об абсолютно разных вкладах в фононный спектр додекаборида циркония – квазидебаевского спектра от подрешётки бора и колебаний ионов Zr с частотой, которая очень слабо зависит от волнового вектора (приближение Эйнштейна). В то же время следует отнестись с осторожностью к предположению авторов [18] о том, что свойства сверхпроводящего состояния в ZrB12 определяются, в основном, этими низкочастотными колебаниями ионов Zr, поскольку данные рис. 5 и 6 указывают на то, что основной электронный транспорт осуществляется внутри подрешётки бора.

3. ВЫВОДЫ

В работе с помощью неэмпирического метода линеаризованных присоединённых плоских волн рассчитаны зонная структура, полная и парциальные плотности электронных состояний, а также распределение электронной плотности в додекабориде циркония.

Показано, что электронные состояния на уровне Ферми, в основном, сформированы 2p-орбиталями атомов бора и 4d-орбиталями атомов циркония с малой степенью гибридизации. Показано, что ZrB12 принадлежит к классу частично ковалентных соединений переходных металлов с лёгкими элементами, где ближайшие внутрии межкластерные атомы бора образуют строго направленные ковалентные связи, благодаря чему обеспечивается высокая механическая прочность материала.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka et al., Nature, 410: 63 (2001).

2. E. A. Ekimov, V. A. Sidorov, E. D. Bauer et al., Nature, 428: 542 (2004).

3. E. Bustarett, C. Marcenat, P. Achatz et al., Nature, 444: 46 (2006).

4. Z.-A. Ren, J. Kato, T. Muranaka et al., J. Phys. Soc. Jpn., 76: 103710 (2007).

5. M. Kriener, Y. Maeno, T. Oguchi et al., Phys Rev B, 78: 024517 (2008).

6. H. Kawaji, H.-O. Horie, S. Yamanaka, and M. Ishikawa, Phys. Rev. Lett., 74:

1427 (1995).

7. K. Tanigaki, T. Shimizu, K. M. Itoh et al., Nature Mater., 2: 653 (2003).

8. C. M. Varma, J. Zaanen, and K. Raghavachari, Science, 254: 989 (1991).

9. T. E. Weller, M. Ellerby, S. S. Saxena et al., Nature Phys., 1: 39 (2005).

10. N. Emery, C. Hrold, M. d’Astuto et al., Phys. Rev. Lett., 95: 087003 (2005).

В. Е. ШАТЕРНИК, А. П. ШАПОВАЛОВ, В. Л. НОСКОВ и др.

Ю. Б. Кузьма, Кристаллохимия боридов (Львов: Вища школа: 1983).

11.

12. A. Leithe-Jasper, A. Sato, and T. Tanaka, Z. Kristallogr. New Cryst. Struct., 217: 319 (2002).

13. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, WIEN2k:

An Augmented Plane Wave Plus + Local Orbitals Program for Calculating

Crystal Properties (Vienna: K. Schwarz, Vienna University of Technology:

2001).

14. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140: A1133 (1965).

15. J. P. Perdew, S. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996).

И. Р. Шеин, А. Л. Ивановский, ФТТ, 45, вып. 8: 1364 (2003).

16.

17. M. I. Tsindlekht, G. I. Leviev, I. Asulin et al., Phys. Rev. B, 69: 212508 (2004).

Похожие работы:

«МОСКОВСКАЯ ГОРОДСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОФСОЮЗА РАБОТНИКОВ ГОСУЧРЕЖДЕНИЙ И ОБЩЕСТВЕННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ РФ предлагает однодневные экскурсии по Подмосковью и городам "Золотого кольца" НА МА...»

«Секция 1 Теоретические основы и методология имитационного и комплексного моделирования ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ В УСЛОВИЯХ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ПОМЕХ НА ОСНОВЕ АГРЕГАТИВНОГО ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И. В. Зайцев, А. А. Молев (Воронеж) В настоящее время в ведомственных системах...»

«Чин Святой Мессы Чин Святой Мессы (русский язык) Начальные обряды Все встают, священник подходит к алтарю и целует его. Затем все осеняют себя крестным знамением, при этом священник обращается к народу со словами.Священник: Во имя Отца, и Сына, и Святого Духа.Все: Аминь.Священник:...»

«движение за компьютерную грамотность дистанционное создание образование современного общества ITdesk.info – Проект распространения компьютерной грамотности в свободном доступе включение в права информаци...»

«ОТКРЫТОЕ ПИСЬМО ПРЕЗИДЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВЛАДИМИРУ ВЛАДИМИРОВИЧУ ПУТИНУ "ПРИВАТИЗАЦИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНОСТРАННЫМИ АГЕНТАМИ ПОДТВЕРДИЛАСЬ". Мы, специалисты в области диалектического (природоподобного) моделирования, убеждены в том, что мировое сообщество в своем развитии наход...»

«Американские родители считают, что их детям необходим о хорош о сбалансированное сочетание дисциплины и поощрения. Родители сотрудничаю т с детьми, чтобы определить н смягчить труд­ ности, с которыми те столкнутся в жизни, но они не навязчивы в своих ре­ к...»

«Инесса Рэй Евангелие Индиго. Все тайны звездных богов, ангелов и демонов http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=9998788 Ридеро; ISBN 9785447409968 Аннотация "Евангелие Индиго" – это религиозная революция и мистическая энциклопедия...»

«Электронный журнал "Труды МАИ". Выпуск № 34 www.mai.ru/science/trudy/ УДК: 629.7 Численно-аналитическая теория THEONA & анализ движения спутниковых систем А. Р. Голиков Аннотация В настоящее время, проекты с констелляциями (и близкорасположенными группировками) вызывают огромный интерес по различным причинам. Во-первых, о...»

«"Всё за 500" Расценки на услуги в сети Билайн для тарифного плана "Всё за 500*" в Махачкалинском филиале Действительны на территории России** Тип номера федеральный предоплатная1 Система расчетов 500 руб. в месяц2 Ежемесячная плата Включено в ежемесячну...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.