Введение к работе
Актуальность теми. УВа2Стіз07 принадлежит к новому классу сверхпроводников, называемых высокотемпературными (ВТСП), который был открыт в 1986 году и обладает чрезвычайно висоюгмн критическими температурами (2с), достигающими 135 К и, возможно, даже более высоких значений. После открытия ВТСП Сіили проведензі обширные исследования их свойств, и обнаружен ряд новых необычных свойств. Из всех БТСП соединений с оптической температурой выше температуры кипения азота УВагСи^О; является ісшболее и хорошо ИЗУЧСННЫМ ЕЄШЄСТБОМ.
Большой интерес к изучению ВТСП объясняется возможностью создания на их основе СП устройств (СКВИДы, устройства микрозлектрониїзі, криогенные двигатели и т.д.). в которых используется дешевый охладитель -жидкий азот. Одной из особенностей ВТСП являются высокие значеіяш верхнего критического поля (Не:), которые при низких температурах достигают нескольких сот Тл. Поэтому исследование магнитной фазовой диаграммы ВТСП при низких температурах невозможно без применения сверхенлъных мапштных полей (СМП). Измерение Ее: важно для термодинамического огаїсания сверхпроводящего состояния. Зная Нс] можно определить, например, длину когерентности, паулевский и спин-орбитальный вклады в магнитную г.оспрщімчивость сверхпроводника. Зависимость ffc^T) при низких температурах может дать ключ к пониманию микроскопического мехаїоізма сверхпроводимости. Кроме Неї представляют интерес и фазовые переходы между различными состояниями самоіі сверхпроводящей фазы (например, типа вікревое стекло - вихревая решетка).
Целью настоящей работы являлось исследование магнитной фазовой диаграммы ВТСП в СМП. Для достижения этой цели перед автором были постаалены следующие задачи:
1. Создать метод вьгшеления комплексної! проводимости тонкой
пленки, напыленной на дпэлыгтрнческол подложке, по экспериментальным
значениям комплексных козффнщіеігтов пропускания и отражения. Провести
лаборатортгую проверку метода.
2. Усовершенствовать измерительный узел, для того чтобы проводить
измерения козффніпіеіггов пропускання и отражения тонких пленок г. полях до
500 Тл при начальной температуре образца от 4,2 К до 100 К. Оптимизировать стык диэлектрических волноводов в измерительном узле для улучшения отношения полезного сигнала к фоновому. Проанализировать основные методические ошибки, возіпікающне при измерении коэффициентов пропускания и отражения тонких ВТСП пленок в СМП.
3. Измерить комплексные коэффициенты пропускания и отражения
тонкой пленки УВа^СизО? б СМП для ориентации кристаллографической оси с
пленки перпендикулярно направлению магнитюго поля при различных
температурах. Вычислить комплексную проводимость пленки по измеренным
коэффициентам пропускания и отражения. Построить качественный вид
зависимости HctfT).
4. Построить модель, адекватно описывающую результаты
проведенных экспериментов и согласующуюся с предшествующими работами.
Определить точки фазоЕЫх переходов и построить магнитную фазоьую
диаграмму УВа2Сиз07 в СМП.
На-учная новизна работы определяется, прежде всего, уникальным характером проведенных экспериментов и полученных результатов:
-
Впервые измерены комплексные коэффициенты пропускания и отражения тонких пленок УВагСизО? и вычислена их комплексная проводимость в полях до 500 Тл в температурном диапазоне от 4 К до Тс.
-
Впервые выполнены прямые измерения верхнего критическою поля пленок YBajCujOj по их комплексной проводимости для ориентации кристаллографической оси с пленки перпендикулярно направленшо магнитного поля в СМП при низких температурах. Установлен качественный вид зависимости Ыс2 т температуры для этой ориентации.
3. Вперьые исследована фазовая диаграмма для
ориеіпации кристаллографической оси с пленки перпендикулярно
направленшо магнитного поля б СМП при іизких температурах.
Практическая и тоучтя значимость работы
1. Предложенный и апробированный в работе метод вычисления комплексноіі проводимости пленок по коэфф-.щиентом пропускания и отражения может быть использован для исследования СП и нормальных металлов, а также полупроводниковых и магнитных материалов в СМП.
-
Усовершенствованный измерительный узел позволяет выполнять измерения коэффициентов пропускания и отражения тонких пленок одновременно с измерением магнитного поля в полях до 500 Тл. При этом возможно охлаждение пленок парами и жидким гелием до температур от 4,2 К до 100 К.
-
Проведемте измерения позволяют установить качественный вид зависимости верхнего крипгческого поля от температуры для YBaid^O; во всем диапазоне температур. В области низких температур полученная зависимость является единственным прямым измерением верхнего критического полл для ориентации оси с перпендикулярно магнитному полю.
-
Проведенный анализ раскрывает причины расхождений между различными методами измерений ffC2, в частности, почему определение Лез по гистерезису в импульсном магнитном поле является некорректным.
-
Определена граница фазового перехода вихревое стекло - вихревая решетка при низких температурах (~0Тл при 5 К), которая согласуется с результатами работы. При этом переходе начинается резкое уменьшение критического тока ВТСП, что необходимо учитывать при разработке перспективных магнитных систем на основе ВТСП.
-
Полученные фундаментальные характеристики ВТСП могут быть использованы при проектировании устройств сильноточной электроники, а также других изделий на основе ВТСП.
Апробация.
Различные аспекты затронутых г> диссертации вопросов обсуждались на семінарах во ВНИИЭФ, ИПФ АН (г. Нижний Новгород), ФИАН (г. Москва), ЛАНЛ (Лос-Аламос, США) и Национальной Лаборатории Сильных Магнитных Полей (г. Таллахасси, США). Результаты данной работы докладывались на 4 международных конференциях; по теме диссертации опубликовано 22 статьи, 3 отчета ВНИИЭФ, 2 препринта и отчет ЛАНЛ.
Структура и обхем диссертации.
