Введение Ш
1 Физические свойства трихалькогенидов переходных металлов И
1.1 Кристаллическая структура трихалькогенидов переходных металлов .... 6
1.2 Особенности структуры трихалькогенида ниобия NbS3 0
1.3 Волны зарядовой плотности 10
1.3.1 Детектирование ВЗП 12
1.4 Исследования волн зарядовой плотности методом ЯМР 23
1.4.1 Идентификация цепочек 23
1.4.2 Состояние с ВЗП 19
1.4.3 Магнитный сдвиг и восприимчивость 20
1.4.4 Спин-решеточная релаксация 22
1.5 Вид релаксационной функции для ядерной спин-решеточной релаксации . . 23
2 Аппаратура и методика эксперимента 12И
2.1 Ядерный магнитный резонанс 20
2.2 Релаксационные процессы в ЯМР 29
2.3 Методика регистрации спектров ЯМР и времен релаксации Тз и Т2 30
2.4 Аппаратура 33
2.5 Образцы 34
3 Результаты и их обсуждения 37
3.1 Сравнение спектров ЯМР 93Nb, спин-решеточной и спин-спиновой релаксаций в соединении NbS3 первой и второй фазы 30
3.2 Температурная зависимость спектров центральной линии ЯМР 93Nb в соединении NbS3 39
3.2.1 Исследования спектров ЯМР 93Nb центральной линии в ориентации
внешнего магнитного поля параллельно кристаллографической оси b. 39
Исследования спектров ЯМР 93Nb центральной линии в ориентации внешнего магнитного поля перпендикулярно кристаллографической оси b НИ
3.2.3 Исследование спектров ЯМР 93Nb центральной линии ориентированных образцов NbS3 - I вблизи температуры перехода TP = 155 K . . 051
3.3 Температурная зависимость продольной и поперечной релаксаций 1461
Заключение 50
Список литературы 51
В настоящее время ЯМР спектроскопия является важным методом изучения в физики, химии и биологии. Данный метод спектроскопии является неразрушающим методом анализа, что крайне удобно при дефиците исследуемых образцов. Одна из причин распространенности методов магнитного резонанса в различные области физики заключается в том, что они позволяют получать информацию о процессах на атомном уровне. В частности, ЯМР спектроскопия предоставляет информацию о локальном магнитном и электрическом окружении атомных ядер в различных соединениях.
Системы, имеющие низкую размерность, всегда вызывали огромный интерес исследователей. К таким системам относятся слоистые оксиды меди (купраты), в которых была открыта высокотемпературная сверхпроводимость (lj. Также к подобным системам относятся железосодержащие сверхпроводники, имеющие слоистую структуру (2].
В последнее десятилетие интерес исследователей возрос к одномерным системам, а также к такому явлению как волны зарядовой плотности (ВЗП) в низкоразмерных системах. Это связано с обнаружением зарядоупорядоченных фаз, а также с успехами современных технологий, позволяющих создавать объекты с одномерным или близким к одномерному электронным спектрам. Несмотря на то, что ВЗП в квазиодномерных проводниках исследуется достаточно давно особый, интерес представляют соединения, имеющие несколько ВЗП. В таких соединениях до конца не ясен механизм образования ВЗП на фоне уже присутствующих в соединении ВЗП. Особенно остро стоит вопрос о фазовом переходе в коллективное электронное состояние, возникающее при низких температурах, такое как в NbS3 при T ^ 150 K. Выяснение механизма данного фазового перехода является актуальной задачей в физике квазиодномерных проводников, имеющих ВЗП.
В последнее время интерес исследователей вызывает соединение NbS3, который в свою очередь имеет несколько подфаз: NbS3 первой фазы (NbS3-I) и NbS3 второй фазы (NbS3 - II). Последнее представляет наибольший интерес, связанный с вышеупомянутым фазовым переходом, наличием ВЗП при температурах выше комнатной, а также рекордными скоростями скольжения ВЗП.
Целью данной работы является исследование особенности возникновения волн зарядовой плотности в фазах I и II соединения NbS3 методом ЯМР 93Nb. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Разработать методику получения ориентированных образцов;
2. Записать и сравнить спектры ЯМР 93Nb в двух фазах соединения NbS3;
3. Исследовать температурную зависимость ядерной релаксации 93Nb вблизи; температуры резкого изменения электрического сопротивления фазы II соединения NbS3;
4. Исследовать зависимость спектров ЯМР 93Nb в фазах I и II соединения NbS3 при температурах резкого изменения электрического сопротивления.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 17-02- 01343а.
В данной квалификационной работе были проведены исследования температурных зависимостей времени восстановления продольной компоненты ядерной намагниченности (T1), времени спада поперечной компоненты ядерной намагниченности (T2) и спектра центральной линии ЯМР 93Nb в соединениях NbS3-I и NbS3-II. Основные результаты работы заключаются в следующем:
1. Обнаружено, что при Т = 5 К спектры ЯМР 93Nb фаз I и II соединения NbS3 практически не различимы;
2. В спектрах ЯМР 93Nb обеих фаз I и II соединения NbS3 выделены компоненты, соответствующие неэквивалентным цепочкам атомов ниобия. Доказано существование непроводящих цепочек в обеих фазах, а также цепочек с различной концентрацией носителей заряда;
3. Показано, что изменения в состоянии волн зарядовой плотности, проявляющиеся как резкие изменения электрического сопротивления фаз I и II соединения NbS3, не приводят к существенным изменениям спектров ЯМР 93 Nb в этих фазах.
Результаты квалификационной работы вносят значительный вклад в исследование квазиодномерных соединений, имеющих переход металл - диэлектрик, а также отправной точкой в исследовании методом ЯМР природы ВЗП в соединении NbS3.
