Исследование термоэлектрических свойств перовскитоподобных оксидов меди Вартанян, Виолетта Овиковна

Введение к работе

Актуальность темы

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в классе перовскитоподобных оксидов меди заставило по новому взглянуть на перспективы применения сверхпроводящих устройств в науке и технике. Отсутствие физического механизма формирующего достаточно высокую критическую температуру Т_к фазового перехода в сверхпроводящее состояние, наблюдение большой щели в спектре элементарных возбуждений, малой длины когерентности и ряда других особенностей послужило стимулом для развития физических исследований в этой области.

Зависимость результатов от методики изготовления образцов, в сочетании с внутренним многообразием явлений в соединениях на основе ВТСП, создает большие трудности согласования экспериментальных данных, ввиду отсутствия универсальной теории. С другой стороны, очевидна зависимость микроскопического механизма ВТСП от кристаллографической структуры, анизотропии и различных физических свойств перовскитоподобных оксидов меди, присущих уже нормальной фазе этих соединений. Поэтому весьма актуально изучение не только электрических, оптических и термодинамических явлений в сверхпроводящей фазе, но и выявление особенностей поведения всех кинетических явлений заложенных уже в нормальной фазе. Среди широкого класса явлений переноса, особое место занимают термоэлектрические, исследованию которых в перовскитоподобных оксидах меди в нормальной фазе посвящено большое число работ, результаты которых нередко противоречат друг другу. Это объясняется как разбросом свойств исследуемых образцов, так и разнообразием применяемых методик измерения. Поэтому, особую важность приобретает разработка высокочувствительной модуляционной методики измерения термоэдс.

Выраженная анизотропия тепловых и сверхпроводящих свойств этих материалов, приводит к таким интересным проявлениям термоэлектричества, как аномальный пик в температурной зависимости термоэдс вблизи температуры сверхпроводящего перехода, аномально большие значения термоэдс в пленках, ось с которых имеет наклон по отношению к нормали к поверхности пленки (онаклонные пленки),

исследование которых представляет интерес для физики ВТСП и могут служить основой для разработки детекторов нового типа.

Большое прикладное значение могут иметь исследования по выявлению среди этого класса соединений систем с рекордными значениями термоэлектрических характеристик.

Диссератционная работа посвящена в ряду термоэлектрических свойств перовскитоподобных оксидов меди, изучению термоэдс этих соединений и выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института в рамках тем 94-796, 98-835.

Целью диссертационной работы являлось исследование термоэлектрических характеристик слоистых анизотропных перовскитоподобных оксидов меди, модуляционной методикой измерения потенциальных откликов, возбуждаемых лазерным излучением в контакте пленка YBa₂Cu₃0₇ - металл, в контакте двух ВТСП, в топологиях на пленках YBa₂Cu₃0₇, ось с которых имеет наклон по отношению к нормали к поверхности пленки, а также исследование термоэлектрических характеристик системы Lsl₂._xBu_kCu0₄, при малых концентрациях Ва.

Научная новизна.

1. Впервые зарегистрирован аномальный пик в температурной зависимости термоэдс в контакте пленка YBa₂Cu₃0₇ — метал вблизи температуры сверхпроводящего перехода. Объяснена природа этого пика и установлены условия его наблюдения.

2. Температурные и частотные зависимости потенциальных откликов впервые исследованы в контакте двух ВТСП при возбуждении тепловых градиентов с использованием лазерного излучения.

3. Исследована впервые термоэдс в топологиях определенного вида, изготовленных на с-наклонных пленках YBa₂Cu₃0₇.

4. Термоэлектрические характеристики системы La_2]CBa_xCu04, исследованы при малых концентрациях Ва (х<0,02).

Практическая ценность работы

5. Разработана высокочувствительная модуляционная методика исследования термоэлектрических характеристик материалов в температурной области 77 — ЗООК при возбуждении тепловых градиентов лазерным излучением.

6. Разработана методика определения коэффициента Зеебека в направлении оси с в пленочных анизотропных материалах.

3. Показано, что определенная топология на с-наклонной пленке YBa₂Cu₃0₇, может служить чувствительным датчиком изменения температуры.

Основные результаты, выносимые на защиту

7. Регистрация аномального пика в температурной зависимости термоэдс в контакте пленка YBa₂Cu₃0₇ — металлл вблизи Т_к с использованием высокочувствительной модуляционной методики измерений термоэдс при возбуждении тепловых градиентов лазерным излучением.

8. Объяснение природы аномального пика в температурной зависимости термоэдс в контакте пленка YBa₂Cu₃0₇ — метал. Показано, что пик обусловлен вкладом компоненты термоэдс вдоль направления оси с с учетом анизотропии термоэлектрических и сверхпроводящих свойств исследуемого образца.

9. Методика определения коэффициента Зеебека в направлении оси с в пленочных анизотропных материалах при одновременных абсолютных измерениях термоэдс статическим и модуляционным методом.

10. Выявление высокой термочувствительности ~ 10 мВ/град в топологии длиной 10 мм, изготовленной на с - наклонной пленке YBa₂Cu₃0₇ толщиной Імкм, в направлении наклона оси с. Показано, что в топологии из в параллельных линий, в случае когда конец каждой линии соединен с началом следующей, индуцируемый потенциал увеличивается в л раз.

11. Топология в виде прямого угла, изготовленная на с-наклонной пленке YBa₂Cu₃0„ одна сторона которой параллельна, а вторая перпендикулярна наклону оси с, представляет собой идеальный контакт двух ВТСП с различными термоэлектрическими характеристиками.

12. Параметр качества системы La_2xBa_xCu0₄, имеет рекордные для этого класса материалов значения при х = 0,015.

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на международных совещаниях SCESCM-91 (Strongly correlated elektron states in condensed media, Crimea, USSR, 1991), IV International Conference M²SHTSC-IV (Materials and Mechanics of Superconductivity High-Temperature Superconductors, Grenoble, France, 1994) и LT- 22 (Internatinal Conference of Low Temperature

Physics, Helsinki, 1999), на республиканских конференциях
"Лазерная физика - 98, 99, 2000" (Аштарак - 98, 99,2000), на II
национальной конференции "Полупроводниковая

микроэлектроника" (Дилижан - 1999), а также обсуждались на семинарах ИФИ НАН Армении.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Вклад автора. Результаты, изложенные в

диссертационной работе, получены лично автором под руководством научного руководителя к.ф.-м.н. А.Л.Гюламиряна Д-р ф.-м.наук А.М.Гулян участвовал в постановке задач на начальной стадии работы. В дальнейшем выбор задач и направлений их решения, обсуждения и интерпретации полученных результатов проводились автором совместно с АЛ.Гюламиряном. Создание экспериментальной установки, все измерения, обработка данных и теоретические оценки выполнены автором лично.

Объем и структура.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Содержание диссертации изложено на 98 страницах печатного текста, включая 27 рисунков, 2 таблицы и 107 библиографических ссылок.

Похожие диссертации на Исследование термоэлектрических свойств перовскитоподобных оксидов меди

Исследование свойств дисперсных систем на основе высокотемпературных сверхпроводящих фаз (РbхВi1-х)2Sr2Ca2Cu3Oy и Ti2Ba2Ca2Cu3OyАбрамов, Николай Витальевич

Прецизионные структурные исследования, тепловые колебания атомов и физические свойства кристаллов Рабаданов Муртазали Хулатаевич

Рентгеноструктурные исследования и установление закономерных связей структура-свойства в кристаллах твердых растворов K1-x(Ti1-xNbx)OPO4 и K1-x(Ti1-xSbx)OPO4Алексеева Ольга Анатольевна

Объемные свойства расплавов медь-алюминий по результатам исследования методом проникающего гамма-излученияКурочкин, Александр Рудольфович

Получение и исследование оптических свойств нитевидных полупроводниковых оксидов SnO2 и In2O3Номери Мохамед Абасс Хадия

Исследование особенностей получения и свойств пленок оксида цинка и железаДжумалиев, Александр Сергеевич

Исследование структуры и свойств двух и трехкомпонентных оксидов TlxAl1-xOy, сформированных методом атомарно-слоевого осажденияГудкова, Светлана Александровна

Исследование магнитных и электронных свойств твердых растворов и сложных оксидов переходных металлов Мазуренко Владимир Владимирович

Исследование влияния фотовозбуждения и адсорбции молекул на электронные свойства нанокристаллических слоев оксида оловаЖурбина, Ирина Александровна

Формирование тонкопленочных слоев оксидов металлов методом реактивного импульсного лазерного осаждения и исследование их структурных и функциональных свойствБаранцев Николай Сергеевич