Orientador: Jose Antonio Sarjurjo

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin"

Resumo: Espalhamento Raman foi utilizado no estudo do efeito da substituição parcial de oxigênio isotópico nos modos vibracionais em supercondutores à alta temperatura critica, mais especificamente do sistema de Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+d com n=1 e 2. Os modos vibracionais Raman foram classificados em...

Resumo: Espalhamento Raman foi utilizado no estudo do efeito da substituição parcial de oxigênio isotópico nos modos vibracionais em supercondutores à alta temperatura critica, mais especificamente do sistema de Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+d com n=1 e 2. Os modos vibracionais Raman foram classificados em três diferentes grupos, dependendo do grau de deslocamento isotópico. A ausência de um deslocamento isotópico significante para certos picos indicam que eles correspondem a modos normais de vibração que envolvem somente o movimento de cátions (picos abaixo de 181 cm-1), ou que eles envolvem vibração de oxigênios em sítios onde a substituição isotópica ocorre extremamente lenta (picos à 310 e 661 cm-1) .Os resultados de deslocamento isotópico fornece forte evidência de que, contrario as prévias identificações, o pico A1g à 287 cm-1 e 350 cm-1 correspondem a modos vibracionais do oxigênio na camada de cobre. O deslocamento isotópico maior dos picos à 386 e 458 cm-1 confirma a identificação destes modos como sendo a vibração dos átomos de oxigênio no plano ab e ao longo do eixo-c na camada de estrôncio, respectivamente. Este resultado é inconsistente com uma prévia sugestão de que o modo a 458 cm-1 corresponde ao modo vibracional do oxigênio na camada de cobre. A dependência com a temperatura da freqüência e largura de linha dos fônons à 287 e 458 cm-1 foram investigadas em um intervalo de temperatura de 10 à 300 R. Os resultados mostraram nestes dois fônons uma anomalia na freqüência, aparentemente induzida pela supercondutividade. A influência da estrutura modulada nos modos vibracionais foi estudada em amostras policristalinas de Bi2Sr2Cu06+d dopadas com Pb. Foi encontrado que o Pb elimina por completo a estrutura modulada. Os dados fornecem evidência experimental na identificação de vários modos vibracionais. A dopagem com Pb induz um modo vibracional à 520 cm-1, o qual é identificado como sendo a vibração do oxigênio no sítio 0(2) ligada ao Pb. Na fase modulada um dobramento dos picos da estrutura não modulada é observado

Abstract: Raman scattering was used to study the partial oxygen isotope effect in the vibrational modes of single crystals of the high-Tc superconductor Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+d with n=1 and 2. It is found that the oxygen isotope shifts of all the vibrational peaks fall into one of three narrow ranges....

Abstract: Raman scattering was used to study the partial oxygen isotope effect in the vibrational modes of single crystals of the high-Tc superconductor Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+d with n=1 and 2. It is found that the oxygen isotope shifts of all the vibrational peaks fall into one of three narrow ranges. The absence of a significant isotope shift for certain peaks indicates either that they correspond to normal modes that involve only the motion of cations (peaks at and below 181 cm-1), or that they involve the vibration of oxygen on sites where isotope exchange proceeds extremely slowly (peaks at 310 and 661 cm-1) .The isotope shift data provide strong evidence that, contrary to previous assignments, the A1g peaks at 287 and 350 cm-1 correspond to vibrational modes of oxygen atoms in the copper layer. Large oxygen isotope shifts support the assignment of the 386 cm-1 peak to in- plane vibrations of oxygen atoms in the strontium layer, and to the 458 cm-1 peak to c-axis vibrations of these same atoms. They are inconsistent with an earlier suggestion that the 458 cm-1 correspond to a vibrational mode of oxygen atoms in the copper layer. The temperature dependence in the frequency and linewidth of the 287 and 458 cm-1 phonons are investigated with a range of temperature from 10 to 300 K. The results indicated a frequency anomaly in these two phonons, induced apparently by the superconductivity. The influence of the structural modulation in the vibrational modes have been studied in Bi2Sr2Cu06+d polycrystals samples doped with Pb. It was found the lead doping suppress completely the structural modulation. The data yield evidence in support of the assignment of the various vibrational modes. A lead-induced vibrational peak at 520 cm-1, which emerges in the more heavily doped samples, is attributed to the vibration of oxygen in 0(2) sites bonded to lead. In the modulated phase, doubling of the peaks of the unmodulated structure is observed