Введение к работе
Актуальность темы: Благодаря высокому значеній критической г»н пературы ВТСП материалы по сравнению с классическими сверхпрогюд ниісами являются весьма перспективными материалами, так кг а? их использование при температуре жидкого азота может обеспечить оолмчие возможности для развития энергетики, электроники и вычислительной техники, физики элементарных частиц, горнодобывающей промышленное -ти и медицины. Среди причин, препятствующих практическому применению ВТСП материалов, прежде всего следует отметить достаточно низкие плотности критического тока j=, получаемые ка объемных образцах при использовании -традиционных керамических технологий создания этих материалов , а также резкое падение dc во внешнем магнитном поле. В настоящее время одна из основных задач материаловедения ВТСП заключается в улучшении их параметров, наиболее важным vb которых является плотность критического тока. К настоящему времени установлено, что для получения ВТСП материалов с требуемыми свойствами необходимо как создание определенно;"; іфлсталлографическсй структуры в зернах керамического материала (возможность реализации высокой Тс), так и соответствующей ориентации згрен вследствие ачиг.отропнэсти свойств Ь'ГСП материалов (создание текстуры) для ко лучения высоки/, значений плотности критического тска. Очевидно, что это не является тривиальной задачей и существенное улучшение основных характеристик ВТСП может быть достигнуто лишь поэтапной оптимизации технологии синтеза ВТСП. При отом необходимо последовательно решить следующие задачи.-
1). Создание материала с "чистими" границами зерен (с маеси мал>нои "прозрачностью" для транспортного тока);
Z). Создание ориентированной структусм (текотурированче и сза
ішпая ориентация зерєі! ь плоскости ab);
3). Создание эффективных центров тшнинга.
Анализ выполненных к настоящему времени исследований позволяет отметить, что для решения вшепоречислэнных проблем могут быть использованы методы оплавления границ зерен сверхпроводников или получения ВТСП материалов из расплава. В частности.используются такие методы как метод частичного расплавления, MTG-ыетод (melt-textured-growth), а также метод температурного градиента при синтезе сьер;;нроасдящнх керамик. Однако при расплавлении происходит разложение сверхпроводящей фазы и потеря кислорода, что требует дополнительной термообработки для того, чтобы восстановить сверхпроводящую структуру ВТСП. В связи с этим, особый интерес представляет:
1). Шстрый нагрев до расплавления поверхности зерен объемного ВТСП материала, в результате чего, последующая рекристаллизация расплава осуществляется на ориентирующей подложке, роль которой играет более глубокая от поверхности нерасплавиыиаяся часть зерен. Этот процесс осуществляется с целью повышения плотности критического тока и может быть осуществлен с использованием ионного или электронного пучка,а также импульсной лазерной обработки.
2). Пассивация дефектов атомарним водородом или кислородом в мелігранульнш областях зерен, как широко используемый метод ь технологии лоликристаллических полупроводников, что позволяет улучшить СБСиства границ верен и повысить плотность критического тока и 1с ВТСП - материалов.
Цедцаработы являлось исследование свойств ВТСП материалов после лазерной, электронной и плазменной обработок, влияния легирования атомами лития и бария на электрофизические свойства іггіриеьих ке-
рамик, а таютз выяснение причины аномалий сопротивления высокотемпературных сверхпроводников при температурах близких к комнатной.
Научная новизна заключается в следующем:
впервые детально исследовано влияние сопротивлений контактов на результаты измерений четырехзондовым методом температурной зависимости сопротивления сверхпроводников и установлено, что такое влияние является причиной наблюдаемых аномалий сопротилпения при температурах выше 200 К.
установлено, что висмутовые керамики состава ВігСайБгаСнзОіо+у допускают кристаллизацию из пасплава с сохранением структуры обладающей высокотемпературной сверхпроводимостью при воздействии на них наносекундных лазерных импульсов, что приводит к созданию на поверхности объемных образцов слоев с повышенной токонесущей способностью (>105Л/см2).
установлено, что при наиосекундной импульсной обработке электронным пучком и обработке непрерывным электронным пучкам в объемных сверхпроводящих керамиках состав УЕагСиз07-х и ВігЗгоСагСизОю+у происходит увеличение критических токов, что может быть связано с пассивацией границ зерен инициированной ионизационными э^ектами.
установлено, что в результате обработки ВТСП материалов в плазме тлеющего разряда в водороде, кислороде или аргоне температура сверхпроводящего перехода сверхпроводников повышается на 2-8 К, а плотность критического тока до одного порядка величины в зависимости от исходных параметров и состава материалов.
установлено, что критические параметры (Тс, Jc) иттрневых сверхпроводящих керамик с добавками LI или Еа зависят от количества эти/ элементов и времени обхига, а также могут регулироваться
кратковременной обработкой ь парах води.
Практическая значимость:
устаіювлзіш режими плазменной обработки новых высокотемпературных сверхпроводников состава ВІгЗггСаг&ізОіо+у, BigSr^Ca-СигОа+г И VBagCuaOv-x в водороде, кислороде или аргоне, при которых происходит увеличение критических токов в объемнш; образцах вследствие пассивации дефектов в меазерешшх областях.
разработана методика создания тонких (несколько микрон) слоев нз поверхности висмутовых керамик состава В^СагЗггСиэОю+у с повышенной токонесущей способностью с использованием импульсной лазерной обработки объемных образцов.
Основные положения, выносимые на защиту:
увеличение соиротивленил контактов приводит к аномалиям при температурах выше 200 К при измерениях температурной зависимости сопротивления высокотемпературных сверхпроводников четырехзондовыы методом.
динамика подавления сверхпроводимости в объемных ВТСП материалах транспортным током определяется качеством слабых свяэей между зернами, которое молот бить охарактеризовано зависимостью индуктивности образцов при темпеpaiype жидкого азота от величины транспортного тока.
качество слабых связей между зернами в объемных ВТСП материалах может быть улучшено в результате плазменной обработки в тлею-цел] разряде водорода, аргона или кислорода, что приводит к повішенню критического тока и (или)критической температуры свєрхіїроводя-щего перехода.
- ьпемутсодерйащие керамики состава BlsjCaaSr-CuaOiofy кристал-
J
лнзуются из расплава с сохранением структуры, обладающей высокотемпературной сверхпроводимостью при обработке напосекунднымн лазерными импульсами.
- добавка Li и Ва в сверхпроводящую фазу ЇВагСизО?-* приводит к улучшению свойств этого материала - повышенно значений критических токов и температур и увеличивает его чувствительность к кратковременной обработке в парах воды, которая приводит к увеличению критических токов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на I Медгосударствешюй конференции по материаловедению высокотемпературных сверхпроводников (г.Харьков, 1993), восьмой международной конференции по вакуумной, электронной и ионной технологии (VEIT'93) (г.Варна, Болгария, 1993г.), семинарах кафедры экспериментальной и теоретически физики Белорусской государственной пол.т технической академии.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаз с заключениями по каждой из них, основных выводов, списка литературы, состоящего из 210 наименований. Она изложена на 19.1 страницах машинописного текста и Бключает 57 рисунков и Б таблиц.
