Введение к работе
Актуальность работы. Межкрнсталгаггаые границы в поликристаллических высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) являются основным фактором, лимитирующим получение в этих материалах плотностей критического тока, сравнимых с таковыми в ВТСП монокристаллах. Поэтому именно межгранульные границы определяют транспортные свойства ВТСП керамик. ВТСП поликристалл представляет собой, таким образом, типичный пример джозефсоновской сети или, что точнее, сеть слабосвязанных сверхпроводящих кристаллитов. Исследованние резистнвного состояния поликристаллических ВТСП представляет как практический, так и научный интерес. Для практического применения важно получать ВТСП с высокими транспортными хі^актеристиками (плотностью критического тока н т. п.). Научный же интерес состоит в том, что изучая транпортные свойства ВТСП керамик, мы изучаем свойства межкристаллитных границ - слабых связей джозефсоновского типа.
К настоящему времени природа "естественных" границ в ВТСП до сих пор не ясна. Межкристаллитная граница - объект чрезвычайно малого размера (десятки ангстрем или еще меньше), и его исследование традиционными методами микроанализа затруднительно. Поэтому исследование транспортных свойств поликристаллических ВТСП моя:ет косвенным образом пролить свет на природу межгранульных границ в них.
Наиболее достоверную информацию об эффекте Джозефссна в слабых связях на основе ВТСП можно получить, изучая структуры с заранее известными параметрами слабой связи. К таким структурам можно отнести: а) одиночные (или мультислойные) джозефсоновские переходы в пленочном исполнении, технология приготовления которых достаточно сложна, вследствие ограничений, накладываемых на геометрические размеры малостью длины когерентности ВТСП; б) композитные сверхпроводники, достаточно активно изучающиеся в последнее время. Второй, помимо ВТСП, компонент композитов и гарает роль материала слабой связи - искусственной границы между ВТСП кристаллитами. Исследуя транспортные свойства таких композитов, технология приготовления которых
достаточно проста (в отличие от одиночных джозефсоновских переходов), появляется возможность изучить особенности протекания тока через искусственные межкристаплитные границы различного характера (металл, полупроводник и т. п.) Это изучение поможет в идентификации характера "естественных" границ в ВТСП, а также даст возможность проверить применимость классических теорий для низкотемпературных сверхпроводников к ВТСП. А поскольку существующие теории протекания тока по слабой связи основаны на БКЩ теории, то такие исследования могут косвенно свидетельствовать за (или против) применимости теории БКШ к ВТСП.
В 1994 и 1995 г. работа поддерживалась Красноярским Краевым Фондом Науки, гранты 3F0168 и 4F0223. По результатам исследований автору, в 1996 г. была присуждена аспирантская стипендия фонда Сороса, грант а96-386.
Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств гетерогенных ВТСП как с "естественными" (т. е. сформировавшимися в процессе синтеза), так и с искусственно созданными межкристаллитными границами. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
-
Исследование влияния длительного обжига на транспортные свойства поликристаллических ВТСП состава Уз/ДліідВагСизСЬ.
-
Исследование транспортных свойств сети слабых металлических связей между ВТСП, реализованных в композитах из ВТСП (состава Уз/ДдцмВагСизО?) и металлооксида ВаРЬ03. Сопоставление экспериментальных температурных зависимостей критического тока с различными теориями для слабых металлических связей.
3. Исследование свойств композитов. из ВТСП (УздІдії/іВагСцзСЬ) и
низкотемпературного сверхпроводящего металлооксида ВаРЬзмВії/цОз. Объяснение
полученных результатов.
4. Исследование транспортных свойств композитов из ВТСП
(УзяІліїлВагСизСЬ) и полупроводника Cui.xLi»0 с различной концентрацией
носителей. Анализ экспериментальных результатов в рамках модели протекания
тока через слабую связь сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник.
Научная новизна:
1. Исследованы транспортные свойства состава УзмІДіїмВагСизСЬ с различным
временем конечного обжига. Анализ экспериментальных результатов показал, что
межграиулыше границы в исследованном ВТСП имеют металлический характер.
Оценена эффективная протяженность межгранульных границ.
2. Впервые исследованы транспортные свойства композитов ВТСП
(УзиІлішВагСизО?) + нормальный металл, в которых в качестве металла
использован металлооксид BaPbOj. На основании анализа экспериментальных
результатов оценена эффективная протяженность металлических границ между
ВТСП кристаллитами в композитах.
3. Исследованы транспортные свойства композитов из ВТСП
(УзлІліімВагСизСЬ) и низкотемпературного сверхпроводящего металлооксида
BaPb3/4Biw03.
4. Впервые исследованы транспортные свойства композитов ВТСП
(УзмІдіі/4Ва2Сиз07) + полупроводник Cui.xLixO с различной концентрацией
носителей. Экспериментально показано,, что при увеличении концентрации
носителей в полупроводниковых прослойках между гранулами ВТСП в
композитах на температурной зависимости критического тока в низких
температурах наблюдается смена знака кривизны, предсказанная теоретически
Шусслером и Кюммелем для контакта сверхпроводник - полупроводник-
сверхпроводник.
Практическая ценность. Найден режим конечного обжига поликристаллнческого УздЬищВагСизСЬ при стандартной технологии синтеза, близкий к оптимальному, для получения высоких транспортных характеристик.
Впервые получена важная информация об особенностях протекания транспортного тока в гетерогенных ВТСП со слабыми связями различного характера проводимости. Исследованные гетерогенные сверхпроводники с успехом моделируют сеть слабых связей, свойства которой можно "закладывать" при приготовлении композитов, что может быть использовано при создании джозефсоновской сети слабых связей с заданными свойствами.
На запипу выносятся:
-
Результаты исследования токонесущей способности поликристаллнческих ВТСП состава Уэ/ДлидВагСизСЬ с различным временем конечного обжига. Анализ получеїшьк результатов. Оценка эффективной протяжешюсти "естествешплх" межкристаллитных границ в ВТСП.
-
Результаты измерения транспортных характеристик композитов из ВТСП (Уз/-іЬиі/4Ва2Сиз07) н металлооксида BaPbOj. Анализ температурных зависимостей критического тока в рамках различных теорий слабых связей. Оценка протяженности искусственных слабых связей в композитах.
-
Результаты исследования транспортных свойств композитов из Уз/4Іліі/4Ва2Си307 н шокотемпературного сверхпроводника ВаРЬзмВц^Оз.
-
Результаты исследования транспортных свойств композитов из Уз/4Ьиі«ВагСиз07 и полупроводішка Сиі.цІлхО с различной концентрацией носителей.
Апробация. Материалы днссертащш были представлены на международной конференции по ВТСП 1SSHTS (Egcr, Hungary, My, 1995), меясдународном симпозиуме НЭС - 95 (Новосибирск, сентябрь 1995, засшая конфереіщия).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введеіпія, шести глав и заключения, содержит 127 стр. машинописного текста, включая 36 рисунков, 4 таблицы н список цигировашюй литературы (125 наимсновагагіі).
