Thermopower and Nernst coefficient in the Y_0.85Ca_0.15Ba_2−xLa_xCu₃O_ysystem: experimental results and joint quantitative analysis

Abstract

The temperature dependences of the thermopower, S, and Nernst coefficient, Q, at temperatures up to 300–350 K for a series of ceramic Y0.85Ca0.15Ba2−xLaxCu3Oy samples with a varied doping level have been measured. The peculiarities of these dependences as well as the variation of the room-temperature thermopower and the critical temperature values are revealed and discussed in comparison with the case of single lanthanum doping. It is shown that the narrow-band model can be successfully used to describe all the specific features of the experimental S(T) and Q(T) dependences. Their joint quantitative analysis allows one to unambiguously determine the values of all the model parameters characterizing the energy spectrum structure and the charge-carrier system properties including the band-averaged electron mobility and the degree of the dispersion law asymmetry. The observed changes in these parameters with increasing lanthanum content are discussed, taking into account the earlier revealed specific impact of calcium ions on the energy spectrum structure in Y-based high-temperature superconductors.

Сравнительное исследование коэффициента Нернста--Эттингсгаузена в нормальной фазе в системах Y-=SUB=-1-x-=/SUB=-Pr-=SUB=-x-=/SUB=-Ba-=SUB=-2-=/SUB=-Cu-=SUB=-3-=/SUB=-O-=SUB=-y-=/SUB=- и Y-=SUB=-0.85-x-=/SUB=-Pr-=SUB=-x-=/SUB=-Ca-=SUB=-0.15-=/SUB=-Ba-=SUB=-2-=/SUB=-Cu-=SUB=-3-=/SUB=-O-=SUB=-y-=/SUB=-

“…Подвижность носителей заряда для всех исследованных образцов, как и для других исследованных ранее легированных иттриевых ВТСП-соединений [5,[36][37][38], имеет значения порядка 1 cm 2 /(V • s). При этом с увеличением содержания празеодима подвижность линейно растет в случае серии с одиночным легированием и слабо увеличивается при x ≤ 0.1, а затем начинает сильно возрастать для кальций-содержащих образцов системы Y 0.85−x Pr x Ca 0.15 Ba 2 Cu 3 O y .…”

“…Нами был разработан метод совместного количественного анализа температурных зависимостей коэффициентов термоэдс и Нернста−Эттингсгаузена [31,32], основанный на модели узкой зоны [4,33], многократно и успешно использовавшейся ранее для интерпретации данных о поведении коэффициента термоэдс в ВТСПсоединениях различных систем [4,[33][34][35]. Было продемонстрировано, что включение в анализ в рамках данной модели КНЭ позволяет не только удовлетворительно описать все особенности температурных зависимостей двух кинетических коэффициентов в рамках единых модельных представлений, но и дает возможность определить значения ряда параметров энергетического спектра и системы носителей заряда для образцов различного состава [5,32,[36][37][38]. Это делает актуальным применение разработанного подхода для анализа экспериментальных данных для тех ВТСП-систем, в которых наблюдаются те или иные особенности в модификации свойств под действием легирования.…”

“…Кроме того, температурные и концентрационные зависимости коэффициентов термоэдс и Холла при введении в решетку YBa 2 Cu 3 O y кальция приобретают ряд отличительных, по сравнению с другими типами легирования, особенностей [4,39,[46][47][48][49]. Следствием перечисленных обстоятельств является то, что характер воздействия различных примесей на нормальные и сверхпроводящие свойства YBa 2 Cu 3 O y в случаях одиночного легирования и при наличии дополнительных ионов кальция в решетке является существенно различным [38,39,50,51].…”