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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 49, Number 1
JKCSEZ 49(1)
February 20, 2005 

X-ray Absorption Spectroscopic Study on the Electronic Structure of Copper and Ruthenium Ions in RuSr2GdCu2O8 Superconductor

RuSr2GdCu2O8 초전도 화합물 내의 구리와 루테늄 이온의 전자구조에 대한 X선 흡수분광 연구
Su Gil Hur, Seong-Ju Hwang*

허수길, 황성주*
RuSr2GdCu2O8, X선 흡수분광분석법, 혼합원자가, 정공부족상태, 전하저장고 , RuSr2GdCu2O8, X-ray Absorption Spectroscopy, Mixed Oxidation State, Underdoped Hole Density, Charge Reservoir
RuSr2GdCu2O8 초전도체 내의 구리와 루테늄 이온의 전자구조에 대해 X선 흡수분광 분석법(XAS)을 통해 연구하였다. X선 회절분석으로부터 아르곤과 산소 분위기 하에서의 장시간에 걸친 열처리를 통해 단일 상의 RuSr2GdCu2O8 화합물이 합성되었음을 확인할 수 있었으며 전기저항 측정을 통해 이 화합물이 32 K 정 도의 초전도 전이온도를 갖는다는 사실을 밝혀내었다. 합성된 RuSr2GdCu2O8 화합물과 여러 가지 산화상태를 갖는 표준물질에 대한 Cu K-와 Ru K-흡수단 XAS 비교 분석을 통해 이 화합물의 구리 이온이 정공부족 상태 에 해당하는 +2.08의 산화상태를 가지며 루테늄 이온은 +4.76의 산화상태를 갖는다는 사실을 밝혀내었다. 이 화합물의 산소함량이 8로 고정되어 있음을 감안하면 우리는 Ru의 혼합원자가 상태로부터 RuO2 층이 CuO2 층 에 정공을 공급하는 전하저장고의 역할을 하고 있다고 결론지을 수 있었다.

The electronic structure of Cu and Ru ions in magnetic RuSr2GdCu2O8 superconductor has been investigated by using X-ray absorption spectroscopy (XAS). X-ray diffraction analysis and electrical resistance measurement reveal that the prolonged sintering process under Ar and oxygen atmosphere leads to the formation of single phasic RuSr2GdCu2O8 with Tc=32 K. According to the comparative Cu K- and Ru K-edge XAS studies on RuSr2GdCu2O8 and several references, it becomes certain that the ruthenocuprate compound has a mixed Cu oxidation state of +2.08 corresponding to underdoped hole density and a mixed Ru oxidation state of ~+4.76. Taking into account the fixed oxygen stoichiometry of this phase, we have concluded that the mixed oxidation state of Ru provides an evidence of the role of RuO2 layer as a charge reservoir for superconductive CuO2 layer.

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