Defect production and electronic excitation in ion-irradiated high-T(sub c) superconductors

Abstract

The irradiation fluence dependence of c-axis lattice parameter for the EuBa2Cu3O(y) high-T(sub c) superconductor irradiated with various ions from Cl to Au over the wide energy range from 80 MeV to 3.80 GeV was measured. The irradiating ions were as follows: 120 MeV Cl-35, 90 MeV and 200 MeV Ni-58, 125 MeV Br-79, 80 MeV and 200 MeV I-127, and 120 MeV Au-197 available from the tandem accelerator at JAERI (Japan Atomic Energy Research Institute)-Tokai; and 3.54 GeV Xe-136 and 3.80 GeV Ta-181 available from RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Ring Cyclotron. In this range of energy and ions, defects were uniformly introduced along the sample thickness. In order to estimate the change in c-axis lattice parameters, the X ray (Cu K alpha) diffraction pattern both before and after the irradiation was measured. A linear increase of the c-axis lattice parameter with the fluence was observed. The value of the number of ionized atoms per unit path length was calculated based on the Bethe formula. It was suggested that the line density of induced space charge is responsible for the defect production in high T(sub c) superconductors.

エネルギー範囲80MeV?3.80GeVにわたるClからAuの種々のイオンによる照射を受けたEuBa2Cu3O(y)高温超伝導体に対するc軸格子パラメータの照射フルエンス依存性を測定した。照射イオンは次の通りである。日本原子力研究所東海研究所のタンデム加速器から得られる120MeVのCl-35、90MeVと200MeVのNi-58、125MeVのBr-79、80MeVと200MeVのI-127、および120MeVのAu-197、およびRIKEN(理化学研究所)リングサイクロトロンから得られる3.54GeVのXe-136および3.80GeVのTa-181。この範囲のエネルギーとイオンにおいて、試料の厚さ方向に沿って欠陥が一様に生成した。c軸格子パラメータにおける変化を推定するために、照射前後のX線(Cu Kα)回折パターンを測定した。フルエンスに比例したc軸格子パラメータの直線的増加が見られた。ベーテ公式にもとづいて単位経路長当りのイオン化原子数の値を計算した。誘起空間電荷の線密度が高温超伝導体における欠陥生成の原因になっていることを示唆した。