Эффекты влияния нанодобавок и радиационных воздействий на транспортные и магнитные характеристики перспективных сверхпроводящих материалов

• Автор: Руднев, Игорь Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 258 с. : ил.

Введение
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1 Основные токонесущие характеристики сверхпроводящих материалов и методы их модификации

1.1 Современные сверхпроводящие материалы

1.2 Методы создания искусственных центров пиннинга в сверхпроводящих материалах..

1.2.1 Использование примесей и нанодобавок для создания искусственных центров пиннинга

1.2.2 Радиационные методы создания дефектов кристаллической структуры

1.2.2.1 Типы радиационных воздействий

1.2.2.2 Влияние радиационных дефектов на транспортные характеристики высокотемпературных сверхпроводников Ле
1.2.2.3 Влияние радиационных дефектов на транспортные характеристики высокотемпературных сверхпроводников В12212 и В12
1.3 Заключение по главе
Глава 2 Измерительные методики, используемые в работе
2.1. Контактный и бесконтактный методы измерений критической плотности тока
2.2 Методы измерения намагниченности
2.2.1 Метод дифференциальной холловской магнитометрии
2.2.2 Шаговый магнитометр
2.2.3 Измерения намагниченности по методу Фитца
2.3 Измерение зависимости р(Т), определение критической температуры и критического
тока тонких пленок
2.4 Методика измерения константы Холла
2.5 Методика измерения транспортных характеристик и электрических потерь в ВТСП лентах на переменном токе
2.6 Локальные методы исследования магнитной индукции в сверхпроводящих материалах
2.6.1 Низкотемпературная магнитооптика
2.6.2 Сканирующая холловская магнитометрия
Глава 3. Повышение критических характеристик высокотемпературных сверхпроводников на основе В1 с нанодобавками неорганических материалов
3.1 Синтез ВТСП образцов с нанодобавками
3.2. Намагниченность и критический ток ВТСП с различными типами нанодобавок:
измерения в малых полях при температурах кипения жидкого азота и жидкого гелия
3.3 Намагниченность и критический ток ВТСП материалов с различными типами

Введение
нанодобавок: измерения в широком диапазоне температур и магнитных полей
3.4 Намагниченность ВТСП керамики: исследование локальных процессов методом магнитооптической визуализации
3.5 Заключение и выводы по Главе
Глава 4 Влияние облучения заряженными частицами на электрофизические характеристики низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников
4.1 Экспериментальные детали
4.1.1 Тонкопленочные сверхпроводящие образцы, используемые в работе
4.1.2 Методики ионного облучения тонких сверхпроводящих пленок
4.2 Влияние радиационных дефектов, созданных ионньм облучением на транспортные характеристики тонких пленок ЫЬзБп
4.2.1 Используемые образцы и экспериментальные процедуры
4.2.2 Влияние ионного облучения при Т=300 К на критический ток сверхпроводящих пленок №>з8п
4.2.3 Влияние условий облучения на характер радиационно-индуцированного изменения критического тока сверхпровбодящих пленок N63
4.2.4 Влияние ионного облучения на константу Холла в сверхпроводниках №>з8п
4.3 Влияние ионного облучения на электрофизические характеристики тонкопленочных образцов УВагСизСЬ-х
4.3.1 Изменение критического тока, критической температуры, электросопротивления УВагСизС^.х при ионном облучении
4.3.2 Коэффициент Холла и концентрация носителей
4.4 Изменение транспортных характеристик эпитаксиальных пленок Д/г^ггСдСмзОх при ионном облучении
4.4.1 Критический ток, критическая температура и электросопротивление
4.4.2 Транспортные свойства эпитаксиальных пленок Д/'г^оСаСмгОх при малых концентрация радиационных дефектов
4.5 Влияние электронного облучения на критический ток ВТСП композитов В128г2СаСи20х/А§ и BІ2Sr2Ca2CuзOx/Ag
4.6 Обобщение и анализ экспериментальных результатов по радиационным воздействиям..
4.7 Выводы по главе
Глава 5 Магнитные неустойчивости в пленках 1ЧЬз8п и
5.1 Проблема нестабильности критического тока тонких пленок ЫЬзБп
5.2 Литературные данные по наблюдению скачков потока в пленочных сверхпроводниках
5.3 Экспериментальное наблюдение магнитных нестабильностей дендритного типа в

Введение
пленках №>з8п
5.4 Возникновение и подавление магнитных неустойчивостей в пленках ЫЬХ
5.5 Заключение и выводы по Главе
Глава 6 Особенности магнитных и транспортных характеристик сверхпроводящих композитов
6.1 Намагниченность и гистерезисные потери в сверхпроводящих многоволоконных композитах на основе ЫЬзБп
6.1.1 Образцы и методы измерений
6.1.2. Результаты измерений
6.1.3. Расчет гистерезисных потерь
6.1.4 Обсуждение и анализ результатов
6.2 Электрические потери на переменном транспортном токе в многожильных композитах (В1,РЬ)28г2Са2СизОх/Ае
6.2.1. Введение. Постановка задачи
6.2.2. Образцы и методика измерений
6.2.3. Экспериментальные результаты
6.2.3.1. Транспортные потери в собственном поле тока
6.2.3.2. Влияние внешнего магнитного поля
6.2.3.4. Влияние температуры на транспортные потери
6.2.4. Обсуждение экспериментальных результатов
6.3 Характеристики ВТСП лент второго поколения на магнитных и немагнитных металлических подложках
6.4 Локальные магнитные свойства ВТСП лент: сканирующая холловская магнитометрия
и магнитооптическая визуализации
6.4.1 Особенности локальных исследования магнитных свойств ВТСП лент второго поколения методами сканирующей холловской магнитометрии и магнитооптической визуализации
6.4.2 Результаты локальных исследований магнитных свойств ВТСП лент методом магнитооптической визуализации
6.5 Повышение критического тока ВТСП композитов при импульсном плазменном
кумулятивном воздействии
6.7 Выводы по главе

Глава
Основные токонесущие характеристики сверхпроводящих материалов и методы их модификации
£=4-1012 см"2 произошло падение Jc на три порядка, в то время как рмо (удельное электросопротивление при 7=300 К) возросло не более чем на 50%, а Тс оставалась выше 77 К. Авторы работы [73] наблюдали падение критического тока при нулевом магнитном поле и заметное его увеличение в полях 5> 1 Тл. Максимальный прирост Jc составил 100% при флюенсе F=1014 см"2. Облучение осуществлялось ионами кислорода, Е=25 МэВ, 70бЛ=77 К, причем измерения проводили без отогрева до комнатной температуры. В качестве образцов авторы использовали эпитаксиальные пленки YBa2CmOj.x, выращенные лазерным напылением на монокристаплические подложки SrTiOj, причем как ось с образцов, так и ось <100> подложки были перпендикулярны плоскости пленки. Несмотря на то, что Тс составляла 88 К, т.е. не самое высокое значение для соединения YBa2Cu307.x пленки имели значительную плотность критического тока при 7=77 К, В=0 - «7=5.2-106 А/см'2, измеренную резистивно на мостике шириной 8 мкм и длиной 140 мкм. Заметим, что увеличение Jc наблюдалось при достаточно высокой исходной плотности Jc=106 А/см"2 (5=3 Тл, 7=60 К), причем увеличение Jc оказывалось больше при повышении температуры измерений, но не выше 77 К. Это связано с тем, что в области температур, близких к критической начинал сказываться эффект уменьшения Тс (при F= 1014 см"2 - на несколько градусов).
Авторы работы [74] облучали ионами Аг+ Е=600 кэВ при Тоб„=11 К и протонами 7og,=300 К пленки YBa2Cu307.x, выращенные магнетронным методом на подложках ZrCh, АЬОз и SrTiCb. Лучшие исходные параметры наблюдались для пленок на SrTiCb: Тс> 89 К, АТС< 1.2 К, .7=2.4 • 106 А/см'2 при 7=77 К и 5=0. Облучение как Аг+, так и Н+ не привело к росту Jc даже на малых флюенсах (F=5-1014 Н+/см"2, 70б,=295 К и F=1012Ar+/cM"2, 7^=77 К). При следующих дозах F=51015 Н+/см"2 и F=6-1012Аг+/см"2 произошло резкое падение Jc. В некоторых работах помимо ионов с относительно небольшими энергиями £=0.5+3.6 МэВ, применялись высокоэнергетичные пучки. Так, в работе [75] облучали керамические образцы YBa2Cu307.x (0.1<х<0.7) ксеноном с £=3.5ГэВ при 7ОЙ,=105 К. Плотность критического тока, определенная из намагниченности, увеличилась в 3.5 раза для F=2.5-10n см"2 (5=0, 7=5 К). Протонами с £=800 МэВ, 7„a,=90°C воздействовали на керамические таблетки ЕиВагСизС^.х и GdBa2Cuj07.x [76]. При малых дозах (F=1017 см"2) Тс упала на 2 К от исходной величины 92.7 К, а Jc возросло в нулевом магнитном поле в 3 раза при температуре измерения 7=7 К и в 2.5 раза для 7=75 К (измерения Jc из намагниченности). При наличии магнитного поля увеличение было заметнее. Авторы работ [77, 78], Kato, Shiraishi и др. (Япония) для генерации радиационных дефектов в различных ВТСП использовали 3 МэВ электроны при 7=370 К [77]. Они обнаружили, что критический ток из намагниченности, определенный на образцах однофазной керамики при 7=77 К и 5=1 Тл, возрастает в 1.5 раза, причем в больших полях наблюдается большее возрастание. Авторы отмечают, что возрастание Jc значительнее в случае нейтронного