Электронные кинетические явления в ВТСП соединениях с примесями замещения и нестехиометрическими дефектами

• Автор: Ташлыков, Алексей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание

Введение

1 Структура и электронные свойства ВТСП соединений (литературный обзор)

1.1 Структура Ш2.хСехСи04+5

1.2 Структура УВа2Сиз07-х

1.3 Структура КахСо02

1.4 Транспортные и магнитные свойства Ш2-хСехСи04+5

1.5 Транспортные свойства УВа2Сиз07-х и плотность критического тока

1.6 Транспортные и магнитные свойства 1ЧахСо02

2 Методика эксперимента и приготовление образцов

2.1 Установка для исследования транспортных свойств ВТСП соединений
2.2 Установка для измерения температурной зависимости эффекта Холла
2.3 Измерение магнитной восприимчивости
2.4 Установка для измерения критических токов в сверхпроводниках
2.5 Приготовление керамических и монокристаллических образцов
2.5.1 Приготовление монокристаллических пленок 15Гс12_хСехСи04+5
2.5.2 Приготовление керамических образцов УВа2Сиз07-х
2.5.3 Приготовление керамических образцов ПахСо02
2.5.4 Подготовка образцов к измерениям
2.6 Погрешность определения измеряемых величин
3 Кинетические эффекты в керамических соединениях в УВа2Сиз07.х
3.1 Влияние низкотемпературного отжига на критические параметры УВа2СизОлх
4 Кинетические эффекты и магнитные явления в МахСо02
4.1 Электропроводность ПахСо02
4.2 Магнитная восприимчивость ПахСо02
5 Сопротивление и эффект Холла в монокристаллических пленках N62.
хСехСи04+5
5.1 Сопротивление монокристаллических пленок Ыс12-хСсхСи0.1Х5 с разным содержанием кислорода
5.1.1 Ш2.хСехСи04+5, х
5.1.2 Ш2.хСехСи04+б, х
5.1.3 Ш2.хСехСи04+& х
5.1.4 Ш2_хСехСи04+г, х = 0.17 и х
5.2 Эффект Холла в монокристаллических пленках №2.хСехСи04+б с разным содержанием кислорода
Заключение
Литература

Введение

С момента открытия в 1986 г. Беднорцем и Мюллером [1] явления высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) прошло уже более 20 лет, но до сих пор эта тема остается актуальной. Несмотря на то, что опубликовано уже более нескольких десятков тысяч работ, касающихся проблем ВТСП, все еще нет единой теории, объясняющей все экспериментальные факты. Причиной этого является прежде всего то, что недостаточно выяснена физическая картина нормального состояния высокотемпературных сверхпроводников, что в свою очередь препятствует целенаправленному поиску материалов с более высокими критическими параметрами. Поэтому исследование физических свойств высокотемпературных сверхпроводников, в том числе и в нормальном состоянии, является актуальной задачей.
Целью настоящей диссертации было получение новых данных об электронных свойствах нормального состояния керамических и монокристаллических соединений УВа2СизОу, МахСо02, Нс12_хСехСи04+й с различными примесями замещения и нестехиометрическими дефектами в результате комплексного исследования кинетических свойств этих соединений и исследование влияния низкотемпературного отжига на критические параметры в соединении УБа2Си3Оу.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
- Изучить влияние степени легирования церием на транспортные свойства монокристаллических пленок Пс12.хСехСиС>4+5.
- Провести измерения температурных зависимостей сопротивления монокристаллических пленок Ш2.хСехСи04+5 с различным содержанием кислорода с целью исследования влияния содержания нестехиометрического кислорода (8) на степень беспорядка в системе.

- Исследовать эффект Холла монокристаллических пленок Нс12_хСехСи04+о для получения данных о концентрации носителей и их подвижности в зависимости от степени легирования церием (х) и содержания нестехиометрического кислорода (5).
Выполнить экспериментальное исследование температурных зависимостей проводимости и критических параметров керамики УВа2Си3Оу (у = 6.96, 6.90 и 6.50) с целью изучения влияния низкотемпературного отжига в атмосфере кислорода и атмосфере аргона на транспортные свойства и критические параметры керамики.
- Разработать и изготовить экспериментальную установку для измерения критических токов импульсным методом в ВТСП соединениях в области температур (4.2 - 77) К.
- Провести экспериментальное исследование температурных зависимостей сопротивления и магнитной восприимчивости серии керамических образцов №хСоС)2 (х = 0.57 - 0.72) для изучения влияния легирования натрием на транспортные и магнитные свойства керамик.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Первая глава посвящена обзору литературы, в ней кратко изложены современные представления о строении кристаллических решеток УВа2Си3Оу, №хСо02 и Ш2-хСехСи04+» и имевшихся к началу работы результатов исследования транспортных и магнитных свойств этих слоистых соединений. Во второй главе описаны методика подготовки образцов к измерениям, экспериментальная установка для исследования критических токов в ВТСП соединениях и установки для исследования гальваномагнитных эффектов: проводимости, эффекта Холла и магнитосопротивления. Третья глава посвящена исследованию кинетических эффектов и критических параметров Тс и )с в керамических соединениях в ¥Ва2Си307.х. В ней показано как отжиг влияет на транспортные свойства керамики, на её критические параметры. Четвертая глава посвящена исследованию влияния степени легирования натрием КахСо02

изменению поведения сопротивления с «металлического» на «диэлектрический» и исчезновению сверхпроводящего перехода. При повторном отжиге в кислороде образец по своим свойствам возвращался к исходному состоянию.
Практически, в первых же полученных образцах УВа2Сиз07_у были обнаружены высокие критические плотности тока. В керамических образцах были получены критические токи порядка 1-НО2 А/см2, в эпитаксиальных пленках YBa2Cu307.x , был получен критический ток jc = 105А/см2 при Т = 77 К и jc = 106 А/см2 при Т = 4.2 К в 1987 г. [63], аналогичные результаты в это время были получены в работах [64, 65, 66] и др.
Совершенствование технологий напыления пленок УВа2Си307.х позволило существенно повысить значения jc при температуре жидкого азота до 7*106 А/см2 [67]. В работе [68] были подробно исследованы зависимости критических токов в пленках YBa2Cu307_x при температурах Т = 4.2 77 К и в магнитных
полях от 0 до 8 Т. Так же была исследована зависимость критического тока в зависимости от угла прикладываемого магнитного поля к плоскости Си02 слоев. Зависимость критического тока от величины магнитного поля представлена на рис. 20. Максимальная величина плотности критического тока получена, когда магнитное поле приложено параллельно плоскости Си02 слоев.