, ,
, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Физический институт им. РАН, Москва
Низкотемпературное тепловое расширение
монокристаллов (Sr1-хLaх)3Ru2O7
Для монокристаллов (Sr1-хLaх)3Ru2O7 измерено тепловое расширение a(Т) в интервале температур 4.2-80К, изучено влияние на него магнитного поля Н£3.5Т. Найдено, 1) тепловое расширение в области температур Т£18К аномально (отрицательно), 2) магнитное поле сильно влияет на положение и ширину области аномалии. Сравнивается природа аномалий в рутенатах и ВТСП системах.
В ряде ВТСП соединений было найдено аномальное (отрицательное) тепловое расширение (ТР) a(Т) при низких температурах (НТ) и сильное влияние небольших магнитных полей Н на a(Т) в этой области температур [1-5]. До сих пор не ясна природа этих аномалий. Особенно интересен вопрос о природе сильного влияния Н на ТР, которое в стандартной модели ТР должно быть малым. Для выяснения природы этих эффектов целесообразно исследовать слоистые соединения с другим типом катионной подрешетки. Примером являются рутенаты (Sr1-xLax)3Ru2O7 – двухслойные соединения с блоками из двух плоскостей RuO2. Они аналогичны ВТСП YBa2Cu3O7 с блоками из двух плоскостей CuO2.
В настоящей работе измерено ТР монокристаллов (Sr0.9La0.1)3Ru2O7 в области температур Т=4.2-80К и исследовано влияние на него магнитных полей до Н»3.5Т. Образцы выращены методом безтигельной зонной плавки с радиационным нагревом в кислородной атмосфере [6]. Образцы однофазны, высокого качества со стандартными свойствами [7]. Изменение длины DL/L измерялось дилатометрическим методом с чувствительностью ~5×10-7 [8]. Н было параллельно плоскостям RuO2, деформация образца определялась в направлении, параллельном полю. Калибровка установки проводилась по монокристаллам меди и редкоземельных оксидов с хорошо изученной зависимостью a(Т) в исследуемом интервале температур. На кривых a(Т) этих веществ отсутствовали какие-либо аномалии.
На рисунке приведены типичные температурные зависимости изменения длины DL/L монокристалла (Sr0.9La0.1)3Ru2O7 при Н=0 и Н=3.53Т (кривая для Н=0 сдвинута по оси ординат на величину 2.5×10-5). При Н=0
аномалия a(Т)=(1/L)dL/dT наблюдается в области температур Т≤18К. В области 9.5К≤Т≤18К величина a<0. Видно, что Н сильно влияет на величину a и положение области аномалии, что также является аномалией. В слоистых ВТСП системах [5], магнитное поле также смещает область аномалии a в сторону НТ, однако подавляет ее, т. е. уменьшает абсолютную величину a в минимуме. Разница рутената и ВТСП систем связана с тем, что в рутенате при НТ существуют ферромагнитные флуктуации [7], тогда как в ВТСП наблюдается антиферромагнитное упорядочение.
Сильное влияние магнитного поля на ТР указывает на электронную природу аномалии ТР в этих соединениях (сверхструктурное упорядочение или ВЗП). Относительная слабость полей Н, влияющих на ТР, говорит о том, что за вышеуказанные упорядочения ответственны состояния, находящиеся вблизи уровня Ферми.
Из полученных данных следует, что в рассматриваемых системах, включая рутенаты, при НТ превалирует «зарядовый» механизм ТР, т. е. влияние ВЗП на устойчивость решетки существенно. При более высоких Т обычный «атомный» ангармонизм становится определяющим.
Список литературы
1. You H., et al. //Phys. Rev. B. 1991. V. 43. P.3660.
2. Yang, et Z. J. al. // J. Supercond. 1995. V. 8. P.223.
3. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 71. С.550.
4. Friedt O., et al.// Phys. Rev. B. 2001. V.63. P.174432.
5. и др. // ЖЭТФ. 2003. Т. 124. N.1, C. 80; ФТТ. 2004. Т. 46. С.1356.
6. Shulyatev D., et al. J. // Crystal Growth. 1999. V. 198-199. P.511.
7. // УФН. 2003. Т. 173. С. 27.
8. Anshukova N. V., et al. // J. Supercond. 1994. V.7. P.427.
