Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Открытие сверхпроводимости в диапазоне ЗОК Беднорцем и Мюллером [I], а также синтез сверхпроводника YBa'2Cu307-S с Тс~ЭОК группой Чу [2] всколыхнуло весь научный мир. Впервые человечестсво получило соединение с температурой сверхпроводящего перехода выше точки кипения жидкого азота.
С теоретической точки зрения теплопроводность заключает в себе важную информацию о носителях заряда, фононах и процессах рассеяния между ними. В высокотемпературных сверхпроводниках такая информация особенно ценна из-за того, что традиционные гальваномагнитные характеристики, такие как, проводимость, эффект Холла и термоЭДС равны нулю в значительном температурном диапазоне вплоть до Тс. Следовательно, их возможности ограничены областью нормального состояния. Теплопроводность же не имеет подобных ограничений и из нее можно получать сведения о транспортных свойствах ВТСП в широком температурном диапазоне.
. Изучение теплопроводности таких соединений, кроме глубокого теоретического интереса, очень важно и с практической точки зрения.' Величина и температурная зависимость теплопроводности - определяющие параметры во многих приборах, например, чувствительность радиационных детекторов, таких как болометры, очень сильно зависит от теплопроводности их тонкого сверхпроводящего элемента.
К началу настоящей работы было опубликовано несколько статей, посвященных экспериментальному -исследованию теплопроводности ВТСП, причем практически все они были выполнены на керамических образцах типа (РЗМ)ва2Сиз07-8« Лишь несколько работ посвящено соединению La2-xSrxCu304-S. данные по теплопроводности ВТСП на основе Bt и ті отсутствовали, и имелось только два сообщения (в тезисах конференций) о теплопроводности монокристаллического YB»2Cu30x при температурах ниже гелиевой.
Наибольшее внимание при исследовании теплопроводности
* привлекает поведение к(Т) в окрестности температуры
сверхпроводящего перехода, где наблюдается гзлом на
зависимости к(Т) и возрастание теплопроводности при понижении Т ниже Тс [3,4; 5]. Такой характер зависимости к(Т), как правило, объясняется уменьшением рассеяния фононов на электронах, образовавших при Т<Тс сверхпроводящий конденсат. Вместе с тем, в ряде работ было показано [6], что в керамических образцах YBa2Cu307-8 ниже Тс имеется фононный максимум, который затрудняет однозначную интерпретацию такого поведения теплопроводности. Таким образом, для разрешения тех проблем, с которыми столкнулись при исследовании теплофизических свойств ВТСП, необходимо: во-первых, изучить температурные зависимости теплопроводности новых структурных типов ВТСП и провести детальные исследования температурных зависимостей теплопроводности у высококачественных монокристаллических соединений ВТСП.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в экспериментальном исследовании
транспортных свойств ВТСП соединений RBa2Cu307-S ,(R=Y или
редкоземельный элемент) в сверхпроводящей и диэлектрической
фазах, а также соединений ' Tl28a2C*2cu30x и
Bi2(c»0. 5SrO. 5)зс.и20х-
Для этого . была . создана оригинальная методика, позволяющая на образцах малых размеров (0.1*1*3 мм3), что важно при исследовании монокристаллов ВТСП) проводить следующие измерения:
а) температурные зависимости коэффициента теплопроводности
к(т) в области температур. 5+I40K и в магнитных полях, до
3. 5Тл;
б) температурные зависимости удельного сопротивления s(l)
при температурах 5+ЗООК:
в) температурные зависимости коэффициента термоЭДС s(t) в
температурном диапазоне 5+I40K.
При необходимости также проводились измерения магнитного момента образцов на базе вибрационного магнитометра PARC-I53, позволяющего измерять температурные и полевые зависимости магнитного момента при Т=4.2+300К в магнитных полях (н6кЭ).
Проведенные эксперименты преследовали цель решения следующих основных задач
-
Изучение электронного и фононного вкладов в теплопроводность, механизмов рассеяния.
-
Объяснение поведения теплопроводности при Т<ТС.
-
Изучение влияния флуктуационных явлений в области Тс на транспортные свойства.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в той, что в ней . впервые:
-
Измерена температурная зависимость теплопроводности соединения Т12Ва2С*2Сизох в диапазоне температур 5+I60K.
-
Проведены измерения транспортных свойств и магнитного момента двухфазного керамического образца BJ-Sr-Cu-о с фазами 2-2-2-3 (ТС~П5К) и фазой 2-2-1-2 (Тс~в5К), которые позволили установить связь между появлением сверхпроводимости и возрастанием теплопроводности при понижении температуры.
-
Изучено влияние магнитного поля на теплопроводность керамического соединения YBa2Cu307-S-
-
Измерена температурная зависимость теплопроводности монокристаллического сверхпроводящего соединения ТтВа2Сиз07 и несверхпроводящего GdBa2Cu306 в плоскости а-Ь в диапазоне 5+I20K.
-
Обнаружено аномальное поведение теплопроводности монокристаллических соединений Bl2Sr2CaCu20x в плоскости а-Ь при Т>ТС.
-
В рамках простой кинетической теории рассчитана температурная зависимость длины свободного пробега фононов для соединения 7mB»2Cu307-
-
Предложено объяснение аномальному . . поведению теплопроводности выше температуры сверхпроводящего- перехода соединения B»2Sr2CaCu20x.
I. Полученные в диссертационной работе результаты
способствуют дальнейшему развитию представления о
%транспортных свойствах BTCIL В частности о степени
взаимодействия между электронной и фононной подсистемами, и'
таким образом, представляют собой еще один вклад в понимание
природы высокотемпературной.сверхпроводимости.
2. Разработанный метод одновременного измерения трех
кинетических параметров (теплопроводность, проводимость и
термоЭДС) с одних и тех же контактов для образцов малых
размеров позволяет получать надежные экспериментальные
данные.
Основные результаты диссертационной работы
докладывались на:
- Международной конференции h^s-htsc і і, Стэнфорд, США,
1989.
2-ой Всесоюзной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости, Киев, 1990;
XXVI Всесоюзном совещании по физике низких температур, Донецк, июнь 1990;
3-ём Всесоюзном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости, Харьков, апрель. 1991.
По результатам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ