Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 9
2.1. Сверхпроводимость 9
2.1.1. Явление сверхпроводимости 9
2.1.2. История открытия сверхпроводимости 9
2.1.3. Типы сверхпроводников 10
2.1.4. Высокотемпературные сверхпроводники 12
2.1.5. Применение высокотемпературных сверхпроводников 13
2.2. Высокотемпературные сверхпроводники на основе УВагСизОу-а 14
2.2.1. Структура УВа2Сиз07-5 14
2.2.2. Сверхпроводящие свойства УВагСизСЬ-б 16
2.2.3. Тонкие пленки УВа2Сиз07-5 17
2.3. Способы увеличении плотности критического тока 21
2.3.1. Пиннинг 21
2.3.2. Эффективный размер центра пиннинга 26
2.3.3. Влияние дефектов структуры на зависимость jc УВагСизО^з от внешнего магнитного поля 27
2.3.4. Способы создания искусственных центров пиннинга в УВагСизО^ 28
2.4. Усиление пиннинга искусственными дефектами структуры YBa2Cu307-6 30
2.4.1. Особенности роста и сверхпроводящие свойства тонких пленок УВа2Сиз07 б, содержащих включения (в т.ч. нано-) R2O3 30
2.4.2. Тонкие пленки УВа2Сиз07-5, содержащие включения вторых фаз со структурой перовскита (BaZi-Оз, ВаБпОз и др.) 36
2.4.3. Тонкие пленки УВагСизО^б, содержащие включения фаз со структурой, отличной от перовскита (УСи02, 11зТа07, ниобаты) 39
2.5. Выводы из обзора литературы 44
3. Экспериментальная часть 45
3.1. Получение тонкопленочных композитов на основе УВачСизОу-б методом химического осаждения 45
3.2. Химический анализ 47
3.2.1. Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) плёнок УВа2Сиз07-5 с различным содержанием включений 47
3.2.2. Определение состава и толщины тонкопленочных образцов УВагСизС^-б с различным содержанием включений методом Резерфордовского обратного рассеяния (POP) 47
3.3. Рентгеновская и электронная дифракция 48
3.3.1. Рентгенофазовый анализ (РФА) тонкоплёночных образцов УВа2Сиз07-5 с различным содержанием включений 48
3.3.2. Исследование ориентации плёночных образцов методом рентгеновского ф- и ш-сканирования 49
3.3.3. Фазовый анализ и определение параметров элементарных ячеек матрицы и включений тонких пленок методом рентгеновской дифракции под скользящим углом (26х-ф сканирование) 50
3.3.4. Исследование ориентации плёночных образцов методом дифракции обратно рассеянных электронов (ДОЭ) 51
3.4. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения 51
3.5. Исследование морфологии плёнок методами оптической, сканирующей ионной, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ) 53
3.6. Получение пленок УВа2Сиз07-8 с разным кислородным содержанием и оценка индексов кислородной нестехиометрии 54
3.6.1. Оценка индекса кислородной нестехиометри методом КР спектроскопии 54
3.7. Измерения электрофизических и магнитных свойств сверхпроводящих пленок с различными включениями УВагСизОу-б 54
3.7.1. Резистивные измерения 54
3.7.2. Измерения температурных зависимостей магнитной восприимчивости 55
3.7.3. Оценка плотности критического тока по модели Бина из температурной зависимости магнитной восприимчивости 55
3.7.4. Измерение релаксации намагниченности ВТСП-нлёнок в различных магнитных полях (определение плотности критического тока) 55
4. Обсуждение результатов 57
4.1. Получение тонких пленок УВа2Сиз07-5 на подложках 8гТЮз(001) 57
4.1.1. Выбор оптимальных условий роста УВагСизОу-б. 57
4.1.2. Окислительный отжиг 66
4.2. Получение тонких пленок УВагСизСЬ-б с разным содержанием Y2O3 на подложках 8гТЮз(001) 70
4.2.1. Фазовый состав 70
4.2.2. Морфология пленок 74
4.3. Композитные пленки с. включениями BaZr03/BaCc03 81
4.3.1. Элементный и фазовый состав исследуемых композитов 81
4.3.2. Влияние включений на структурные свойства матрицы 82
4.4. Сверхпроводящие свойства композитов УВагСизСЬ-б^гОз, УВагСизОу-д-ЬигОз, YBa2Cu307-8-BaZr03 и YBa2Cu307-5-BaCe03 98
4.4.1. Сверхпроводящие свойства композитов УВагСиз07-5-У20з, синтезированных при температуре 800С 98
4.4.2.Сверхпроводящие свойства композитов УВагСизСЬ-б-УгОз, синтезированных при температуре 860С 101
4.4.3. Сверхпроводящие свойства композитов УВагСизС^-ЬигОз 103
4.4.4. Сверхпроводящие свойства композитов с включениями BaZi-Оз и ВаСеОз 104
Выводы 113
Литература 115
- Применение высокотемпературных сверхпроводников
- Тонкие пленки УВагСизО^б, содержащие включения фаз со структурой, отличной от перовскита (УСи02, 11зТа07, ниобаты)
- Рентгеновская и электронная дифракция
- Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
Введение к работе
Последние 5 лет уже столетней истории развития сверхпроводимости ознаменовались освоением технологии длинномерных проводов, в которых токонесущим сверхпроводящим слоем является тонкая пленка высокотемпературного сверхпроводника УВа2Сиз07-х (YBCO). Эти материалы, получившие название ВТСП-проводов второго поколения [1], представляют огромный интерес для электротехники и электроэнергетики, поскольку уже доказали свою эффективность при передаче электроэнергии по сверхпроводящим кабелям, при создании моторов, генераторов, токоограничителей и другого электротехнического оборудования. Сейчас уже очевидно, что создание инфраструктуры сверхпроводниковых электроэнергетических устройств, работающих при температуре жидкого азота (77К), приведет к огромной экономии средств и энергии. Эффективность применения ВТСП-проводов второго поколения в вышеперечисленных и многих других устройствах напрямую зависит от плотности критического тока (jc), характеризующей сверхпроводник, и ее устойчивости в магнитном поле Н. Высокие значения jc, присущие гетероэпитаксиальным тонким пленкам УВагСизСЬ-х, являются следствием двух обстоятельств: 1) их структура практически представляет собой мозаичный монокристалл с небольшими углами относительной разориентации соседних зерен, что исключает появление т.н. «слабых связей», сильно ограничивающих jc (этим отличается неориентированная керамика ВТСП) и 2) в их структуре присутствует большое количество неравновесных дефектов - дислокаций несоответствия, дефектов упаковки, антиструктурных дефектов, образующихся при росте пленок и способствующих пиннингу магнитных вихрей. Однако, число дефектов, усиливающих пиннинг, может быть увеличено искусственным образом, например, при облучении пленок потоками ионов высокой энергии или внедрении высокодисперсных несверхпроводящих включений, не разрушающих связности сверхпроводящих плоскостей эпитаксиальной пленки. Это последнее направление чрезвычайно важно для практической реализации ВТСП-проводов, способных «работать» в высоких магнитных полях. С другой стороны, введение инородных примесей существенно влияет на кристаллизацию и свойства пленок YBa2Cu307-x , но физико-химические механизмы и эффекты этого влияния в начале данной работы не были изучены в достаточной степени. Т.о. предпринятое нами исследование имеет высокую актуальность.
В связи с этим целью настоящей работы была разработка способов увеличения плотности критического тока в тонких пленках ВТСП УВа2Сиз07-й путем формирования в них нановключений несверхпроводящих фаз, являющихся центрами пиннинга.
Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
Поиск оптимальных условий получения пленок YBCO методом химического осаждения из пара металлорганических координационных соединений. (MOCVD).
Выбор материалов включений, потенциально способных повысить плотность критического тока: анализ их химической совместимости со сверхпроводником и анализ возможных эпитаксиальных соотношений.
Получение композитного материала на основе YBCO на монокристаллических перовскитных подложках.
Исследование микроструктуры и ориентации сверхпроводящей матрицы композита.
Исследование морфологии включений и ориентационных отношений матрица/включение.
Изучение комплекса магнитных и резистивных свойств (температура сверхпроводящего перехода, температурные зависимости восприимчивости и электросопротивления, полевые зависимости jc) композитных плёнок с различными включениями.
Установление взаимосвязи состава, структуры и сверхпроводящих свойств тонкоплепочных композитов.
Научная новизна может быть сформулирована в виде следующих положений, выносимых на защиту:
Разработан и оптимизирован MOCVD-синтез тонких плёнок УВагСизС^-б высокого текстурного совершенства, содержащих различные эпитаксиальные включения панометрового размера.
Впервые в качестве пиннингующих включений в сверхпроводящем пленочном композите, полученном методом химического осаждения из пара, использован ВаСе03.
Показано, что включения всех изученных видов находятся внутри матрицы в напряженном состоянии, причем эти напряжения возникают в результате сокращения сверхпроводящей матрицы вдоль с-направления при ее насыщении кислородом.
Впервые обнаружен эффект резкого снижения концентрации «-ориентированных кристаллитов УВагСизСЬ-б в с-ориентированной матрице сверхпроводника при введении включений Y2O3 и объяснен механизм этого явления.
5. Установлены оптимальные количества включений, необходимые для эффективного повышения плотности критического тока и его устойчивости в магнитных полях.
Все утверждения, характеризующие научную новизну работы, имеют одновременно и практическую значимость, поскольку фундаментально обосновывают составы и режимы получения сверхпроводящих пленочных композитов на основе УВагСизСЬ-б на технических поликристаллических подложках — металлических лентах в технологии ВТСП-проводов второго поколения.
Работа выполнена при финансовой поддержке ЗАО «СуперОкс». Частично работа была поддержана также фондами РФФИ (07-03-92115а), НО «Глобальная энергия» (МГ-2009.04.5) и фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «У.М.Н.И.К 6206р/8525
2. Обзор литературы.
Применение высокотемпературных сверхпроводников
К настоящему времени четко сформировались две области применения ВТСП. Во-первых, это — криоэлектроника, т.е. применение ВТС1І в радиоэлектронных системах для детектирования, аналоговой и цифровой обработки сигналов. Вторым направлением является сверхпроводпиковая электротехника, открывающая возможности генерирования, передачи и потребления электроэнергии больших мощностей 23; 24; 25]. Большая часть разработанных практических устройств основана на применении ВТСП в виде тонких пленок. Так, благодаря низкому поверхностному сопротивлению (по сравнению с металлами), пленки ВТСП используют в ВЧ и СВЧ электронике. Для таких применений наиболее часто используются пленки YBa2Cu307-5 (YBCO) и Т1-Ва-Са-Си-0 (ТІгВаїСагСизОю) с критическими температурами 92К и 125К, соответственно. Несмотря на то, что таллий-содержащие пленки имеют более высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние, в температурном диапазоне 60-77К оба эти материала обладают примерно одинаковыми высокочастотными свойствами. Этот факт, а также ядовитость таллиевых соединений, объясняют лидерство по количеству исследований образцов на основе именно УВагСизС -з. Наиболее широкое применение пленки YBa2Cu307-5 находят в приборах магнитометрии и высокочастотных устройствах: резонаторах, перестраиваемых и неперестраиваемых фильтрах, антеннах, суммирующих устройствах (мультиплексорах), приемных катушках для медицинских томографов, СКВИДах. В последние годы активно развиваются применения ВТСП покрытий для кабелей, электродвигателей и токоограничивающих устройств и других объектов сильноточной электроники [26].
Структуры сверхпроводящих соединений на основе сложных оксидов меди подробно рассмотрены в обзорах [27; 28; 29; 30; 31]. Общим структурным фрагментом этих соединений являются слои СиОг. Для возникновения металлической проводимости и сверхпроводимости слои СиОг должны быть допированными относительно состояния [СиОг]2" подвижными носителями заряда - дырками или электронами. Структура УВагСизОу-з является производной от структуры перовскита с упорядочением кислородных вакансий и катионов в А-позициях и принадлежит к гомологическому ряду Y2Ba4Cu6+nOi4+n-s (п=0, рис.2.3). Упорядочение катионов и анионов приводит к анизотропии структуры и допускает ее условное разделение на "слои", чередующиеся в направлении оси с: Кислородная стехиометрия УВагСи -б изменяется в интервале 0 5 1 за счет изменения состава слоев CuOi-g. Следует отметить, что, в зависимости от условий термической обработки, возможна реализация ряда метастабильных состояний, отвечающих различному кислородному содержанию и/или упорядочению. Так, например, известно, что сверхпроводящие и структурные характеристики УВагСизСЬ-б с 5 0 зависят существенно не только от кислородной стехиометрии, но и от условий получения образцов [33]. В зависимости от кислородного содержания и мотива упорядочения атомов кислорода координационное число атомов меди может изменяться от 2 до 5. Кислородное окружение атомов Си, находящихся в тетрагональных пирамидах, и Y не зависит от кислородной стехиометрии. Слои СиОг в структуре УВагСизСЬ-б являются несколько гофрированными. При увеличении кислородного содержания симметрия элементарной ячейки УВа2СизС 7-5 понижается от тетрагональной до орторомбической из-за упорядочения атомов кислорода. Увеличение содержания кислорода в УВагСіїзС -б приводні к увеличению средней степени окисления меди, что сопровождается повышением электропроводности соединения.
Слои, разделяющие фрагменты СиОг-У-СиСЬ в структуре, в которые внедряется кислород, часто называют "резервуаром заряда" (charge reservoir) или "блоковым слоем" (block layer) [34]. Химическими аналогами иттрия являются лантаниды. Используя явление лантаноидного сжатия, можно целенаправленно изменять характеристики ЯВагСизС -б, производя редкоземельное замещение. Фактически, это единственный путь полезного структурного дизайна материалов на основе УВагСизСЬ-б, т.к. замещение бария в структуре на другие катионы (например, стронций и крупные РЗЭ) приводит к падению Тс, а любые замещения в подрешётке меди сильно ухудшают сверхпроводящие свойства. Соединения состава RBa2Cu307-5 (R = РЗЭ) известны для всех редкоземельных катионов, за исключением Се, Pm, ТЬ и Sc. Соединение РгВагСизС -б является несверхпроводящим, а остальные ГШагСизС -б имеют Тс около 90 К. Все они были синтезированы в 1987-м году, вскоре вслед за открытием УВагСизОу-б - первого сверхпроводника с температурой перехода выше 77 К. РЗЭ-замещение позволяет в некоторых случаях повысить критический ток в рабочих условиях в несколько раз [35; 36], однако интерпретируя эти результаты, следует учитывать, что при замещении изменяется не только электронная структура вещества, но и его фазовая, ориентационная и морфологическая реализация. В работе [37] приведены подробные результаты исследования микроструктуры и свойств пленок твердых растворов от УВагСіїзСЬ-б до ЕиВагСизСЬ-б- При замещении иттрия меняются сразу несколько параметров, очень важных для критического тока: критическая температура, анизотропия сверхпроводника, микроструктура, фазовые отношения в системе, определяющие наличие и характер включений вторых фаз. Микроструктурные и фазовые особенности приобретают особенное значение в случае тонкопленочных
Тонкие пленки УВагСизО^б, содержащие включения фаз со структурой, отличной от перовскита (УСи02, 11зТа07, ниобаты)
Разнообразие фаз включений, изучаемых как потенциальные центры линині а для сверхпроводника, не ограничивается перовскитоподобными структурами. Ниже представлены другие, не менее интересные примеры. Так в работе [115] в качестве несверхпроводящей добавки были апробированы танталаты со структурой пирохлора. ІІзТаСЬ химически совместим с УВагСизСЪ-ь Та не внедряется в УВагСизС -б решетку, кроме того ЯзТаСЬ обладает близкими к YBa2Cu307 параметрами (от Й(КТО)/2 2 = 3.908А при R=La до 3.673А при R=Yb). Рассогласование параметров составляет от 1.4 до 4.7% в зависимости от использованного РЗЭ. Близость параметров ЯзТаСЬ и УВагСизО? и структурное соответствие пирохлоров и перовскитов позволяет получить самоорганизующиеся включения в таких системах. Формирование колончатой структуры происходит по тому же принципу, что и в системах с BaZr03 и ВаБпОз (рис. 2.25). УСиОг. Кристаллическая структура YCuQz принадлежит к структурному типу минерала делафоссита с общей формулой АВО2. Типичными А-катионами являются Pd, Pt, Си, Ag с зарядом +1, в структуре они линейно координированы двумя атомами кислорода. В-катион имеет заряд +3 и располагается в искаженном октаэдре BCv В этой позиции могут располагаться катионы Ga, In, Al, Fe, Co, Y, La, Nb, Eu. В структуре октаэдры соединены гранями, так, что кислород имеет псевдотетраэдрическую координацию [117]. Структура YCuCb обладает двумя полиморфными модификациями, отличающиеся различным способом укладки слоев катионов Си и тетраэдров YOe. Обе модификации имеют ромбоэдрическую сингонию и различаются лишь параметром с: R3m а=з.533 А, = 17.136 А (рис. , Ь) р6ъ1ттс а = 3.531 А, = 11.418 А; (Рис. 2.27, а). Атомы кислорода в структуре типа (R3m) образуют гексагональный слой с расстоянием кислород-кислород, равным параметру а элементарной ячейки (рис. 2.27, Ь). Включения фазы YCuC 2, ориентированно растущие в пленке ВТСП в виде наноразмерных частиц колончатой формы, могут также выступать в качестве эффективных центров пиннинга, повышая качество сверхпроводника.
Несомненным преимуществом этой фазы является ее равновесность (и, следовательно, невозможность химического взаимодействия) по отношению к материалу пленки - УВагСизСЪ-б, а также сходные с УВагСиз07-5 структурные параметры, что предполагает возможность образования когерентных границ с материалом пленки, а значит, повышенную устойчивость фазы YCuC 2 в пленке ВТСП. При совместном росте YCuC 2 и УВагСизСЬ-б, матрица последнего полностью окружает кристаллиты малого размера УСиОг [117]. Максимальный размер кристаллитов составляет 10 нм. Все частицы УСиОг с меньшими размерами претерпевают искажение кристаллической структуры, чтобы больше соответствовать структуре матрицы УВагСизОу-б- Причина возникновения этого эффекта, по-видимому, аналогична причине эпитаксиальной стабилизации - выигрыш в энергии за счет снижения энергии границы раздела фаз. О сверхпроводящих свойствах таких композитных систем не сообщалось. Немало внимания было уделено пленкам сверхпроводника с включениями ниобата бария ВаИЬгОб, имеющего необычную слоистую структуру вольфрамовой бронзы. Это исследование началось с изучения взаимодействия фаз RBa2Cu307-5 с ВаИЬгОб в смесях порошков объемных систем. Было изучено влияние объемной доли фаз в таких смесях на температуру перехода в сверхпроводящее состояние [119]. Установлено, что температура понижается от 92 до 84К при допировании до Юобъемн. % ВагЛгОб, что сравнимо с поведением критической температуры ВТСП с оксидными включениями, имеющими структуру перовскита (рис. 2.28). В качестве возможной причины понижения Тс указывается образование твердого раствора BaEro.5Nbo.5O3. Попутно изучались тонконленочные материалы сверхпроводник -ВаЫЬгОб [120, 121]. Данные методов рентгеновской дифракции и просвечивающей электронной микроскопии показали отсутствие химического взаимодействия этих фаз. Сверхпроводник на подложке образовывал эпитаксиальную с-ориентированную матрицу, а включения прорастали в виде ориентированных колонн сквозь всю толщу пленки (см рис. 2.29) [78]. Диаметр колонн в среднем составил 5-20 нм, их рост осуществляется вдоль оси с сверхпроводника. Эпитаксиальных нарушений матрицы не наблюдалось.
Рентгеновская и электронная дифракция
Фазовый состав, ориентация, параметры элементарных ячеек матрицы и включений, а также FWHM отражений (005) фазы УВагСиз07-5, (200) фазы BaZr03 и (002) фазы ВаСеОз в композитных пленках определялись из данных 0-20-сканирования. Исследования проводили на дифрактометрах Rigaku D/MAX-2500 (CuKa, вторичный графитовый монохроматор излучения) и Rigaku SmartLab (CuKa, вторичный графитовый монохроматор излучения). Съемку в режиме 0-20-сканирования проводили в интервале углов 20-80 для фазового анализа и 20-120 при определении параметров элементарных ячеек; шаг составлял 0.02 26, время накопления сигнала - 1 с. Для проведения фазового анализа использовалась база дифракционных данных JCPDS. Расчет значений параметра с фазы УВагСизСЬ-б в композитных пленках осуществлялся по отражениям (007), (008), (009), (0010). Рефлексы (006) и (0012) УВа2СизС 7-5 при расчете не учитывались из-за их перекрывания с рефлексами (003) и (004) подложки титаната стронция SrTiOa.B свою очередь, отражения подложки выступали в качестве внутреннего стандарта. Ошибка определения параметра с УВагСизОу-й в пленках, оценивавшаяся из статистических данных, обычно не превышала ±0.005. Для комплексного исследования фазового состава плёнок и ориентации фаз использовался дифрактометр с четырёхкружным гониометром Rigaku SmartLab, углы, задающие ориентацию образца относительно положения источника рентгеновского излучения и детектора приведены на рисунке, со - угол между плоскостью образца и падающим пучком рентгеновского излучения. 20 - угол между падающим и дифрагированным пучком, т.п. угол дифракции. Углы, обозначенные как % и ф, используются для наклона и вращения вокруг оси нормали соответственно. Для исследования ориентации в латеральных направлениях (в направлениях перпендикулярных нормали к плоскости образца) используется рентгеновское ф-сканирование.
Сущность метода в том, что при помощи наклона по углу % и сканирования по углу поворота ф выводятся в отражающее положение плоскости {hkl}, находящияся под углом х к плоскости образца. Сканирование проходит при фиксированном положении угла дифракции 29, равном углу дифракции отражения (hkl). ф-сканирование проводится для плёнки и подложки. Анализируя положение максимумов на ф-сканах плёнки и подложки, делается вывод об ориентации плёнки относительно подложки. Так для определения ориентации тонкопленочных композитов проводили ф-сканирование для отражений (107) УВагСизСЬ-б, (222) Y2O3, (ПО) BaZrCb, (ПО) ВаСеОз и соответствующих отражений материала подложки при вращении со скоростью 50/мин. Для определения текстурного совершенства плёнок анализировали кривые качания (со-сканы) для рефлексов (005) матрицы УВагСизС -й, включений (200) BaZr03, (004) ВаСеОз и рефлекса (002) подложки ЗгТіОз. Съемка проводилась с Ge-монохроматором. Интервал значений со составлял 0(Ooi ± 5, шаг 0.01 (при съемке кривых качания отражений подложки шаг составлял 0.005). Процесс сканирования происходит по следующей схеме: на дифрактометре устанавливался угол дифракции 29, на котором наблюдается одно из отражений от плёнки на 0-20 скане.
После чего проводили сканирование по углу падения рентгеновского пучка со, при этом фиксируется интенсивность выбранного отражения. Получив зависимость 1(со), которая имеет ([юрму максимума с центром при со =9, определялась ширина этого максимума на половине его высоты (FWHM). Степень текстурного совершенства тем выше, чем меньше значение ширины максимума на кривой качания. включений тонких пленок методом рентгеновской дифракции под скользящим углом (20%-(р сканирование) Для определения параметров элементарных ячеек матрицы и включений, перпендикулярных направлению нормали подложки, использовалась рентгеновская дифракция под скользящим углом (специальное 29х,-ф сканирование, осуществляемое на дифрактометре Rigaku SmartLab). Съемку в режиме 29%-ф-сканирования проводили
Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМВР) исследовалась микроструктура композитных тонкопленочных образцов. Пробоподготовка проходила по следующей методике: см. рис. 3.4. Первоначально изготовляли склейку из 2-4 образцов, которую механически утоняли с обеих сторон. После этого каждый из образцов наклеивали на медное кольцо и подвергали ионному утонению и полировке. В результате утонения образовьшались области, в которых толщина образца составляла 10-20 им, что являлось достаточным для получения изображений высокого разрешения на просвечивающем электронном микроскопе. Все наблюдения проводили на срезах, перпендикулярных плоскости подложки. 1) На оборудовании лаборатории Физики материалов Университета г. Пуатье (Франция): Рабочее напряжение микроскопа Jeol ЗОЮ ARP составляло 300 кВ, а кратность увеличения достигала 6 105. Снимки фиксировались на фотопленку, которая затем проявлялась и сканировалась на микроскопе высокого разрешения. 2) В лаборатории технического университета г. Дельфт (Нидерланды) к.ф.-м.н. Свечниковым В.Я. на микроскопе Philips CM30UT с ускоряющим напряжением 300 кВ. Электронная дифракция проводилась при размере электронного пучка в диапазоне 4-20 нм со временем экспозиции 0.1-5 с. Фурье-преобразования и обработку изображений (определение параметров решетки и анализ ориентационных, размерных и топохимических закономерностей формирования вторых фаз) проводили с использованием программы DigitalMicrograph. Морфологию поверхности пленок исследовали методами оптической микроскопии (металлографический микроскоп Eclipse бООрої (Nikon, Япония 2004 г.), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Микроструктура поверхности полученных образцов была изучена при помощи сканирующего электронного микроскопа Supra 50VP (LEO), при ускоряющем напряжении электронов 5—15 кВ. Изображения поверхности пленок методом АСМ получали при комнатной температуре на воздухе с помощью сканирующего зондового микроскопа NT-MDT NTEGRA Aura (NT-MDT, Россия, 2005 г.) в контактном и полуконтактном режиме. Использовали стандартные кантилеверы из нитрида кремния (Si3N4) производства "Park Scientific Instruments", представляющие собой четырехгранную пирамиду высотой 3 мкм с радиусом кривизны острия 50 нм и константой жесткости 0,03 Н/м. Сканирование кантилевера по поверхности проводили при поддержании постоянного значения тока фотодиода, что соответствует сканированию в режиме с постоянной силой взаимодействия зонд-пленка. Области сканирования составляли от 1x1 мкм . Обработку результатов атомно-силовой микроскопии проводили по программе P7_demo. Поверхность тонких пленок ВТСП, имеющих в матрице некоторые включения, огрублена и непосредственно не может быть исследована методом атомно-силовой микроскопии. В связи с этим поверхность ряда обрацов была подвержена предварительной обработке в сканирующем ионном микроскопе FIB Strata 201 (фирма FEI Company, Нидерланды) в научно-исследовательском центре коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» (МИСИС, Москва). Принцип действия прибора аналогичен принципу действия сканирующего электронного микроскопа, но облучение поверхности образца производится сфокусированным пучком ионов Ga+. Вследствие этого в процессе съемки происходит медленное стравливание верхних слоев с поверхности образца.
Поверхности образцов сверхпроводника с различными включениями после прицельного травления в сканирующем ионном микроскопе были сглажены и доступны для атомно-силовой микроскопии. Площадь кратера травления ЗОмкм х ЗОмк, ускоряющее напряжение ионного пучка 300 кВ. Помимо этого для определения толщины сверхпроводящего слоя при помощи сканирующего ионного микроскопа проводилось глубокое локальное травление образцов. Вначале в поверхности образца вытравливали кратер прямоугольной формы, затем получали изображения стенки кратера под углом 45с увеличениями от 500 до 25000 крат.
