Физические процессы, формирующие вольт-амперные характеристики гетерогенных высокотемпературных сверхпроводников с непосредственной проводимостью межкристаллитных границ

• Автор: Гохфельд, Денис Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ГЛАВА I. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СЛАБОСВЯЗАННЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ (ОБЗОР)

1.1. Теоретические исследования транспортных свойств слабых связей

1.2. Экспериментальные исследования транспортных свойств слабых связей

1.2.1 Транспортные свойства слабых связей на основе НТСП

1.2.2 Транспортные свойства слабых связей на основе ВТСП

1.3. Постановка задачи

ГЛАВА II. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВТСП

2.1. Введение

2.2. Синтез поликристаллических ВТСП и композитов на их основе

2.3. Измерения электросопротивления, критического тока и ВАХ образцов при различных температурах

2.4. Измерения магнитных свойств образцов

ГЛАВА III. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ИЗ ВТСП И МЕТ АЛЛООКСИДА
3.1. Введение
3.2. Экспериментальные результаты
3.3. Сравнение экспериментальной ВАХ с теоретическими зависимостями напряжение - ток для S-N-S контакта
3.4. Выводы
ГЛАВА IV. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОНТАКТОВ НА МИКРОТРЕЩИНЕ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВТСП
4.1. Введение
4.2. Экспериментальные результаты
4.2.1. Контакт на микротрещине в Yo75Luo25Ba2Cu307
4.2.2. Контакт на микротрещине в Lai 8sSr0 uCuOi
4.3. Обсуждение полученных результатов
4.4. Выводы
ГЛАВА V. КРОССОВЕР “ЧИСТЫЙ” - “ГРЯЗНЫЙ” ПРЕДЕЛ В КОМПОЗИТАХ НА ОСНОВЕ ВТСП
5.1. Введение
5.2. Экспериментальные результаты

5.3. Обсуждение
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы. К настоящему времени на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) практически проведены все базовые эксперименты, подобные поставленным ранее на низкотемпературных сверхпроводниках (НТСП), которые позволили в свое время объяснить явление низкотемпературной сверхпроводимости в металлах и подтвердить применимость теории Бардина - Купера - Шриффера к описанию свойств НТСП. Однако несмотря на многочисленные проведенные исследования на ВТСП, природа сверхпроводимости в этих металлооксидах остается неясной.
Одним из основных критических экспериментов является наблюдение эффектов Джозефсона на туннельных контактах сверхпроводник - диэлектрик - сверхпроводник. Эффекты Джозефсона, стационарный и нестационарный, определяющие протекание тока через слабые связи типа сверхпроводник -нормальный металл - сверхпроводник, качественно отличаются от джозефсо-новских эффектов в туннельных контактах. Исследование вольт-амперных характеристик (ВАХ) джозефсоновских слабых связей сверхпроводник - нормальный металл - сверхпроводник является мощным инструментом изучения физических процессов, определяющих токоперенос через такие контакты, и, возможно, может служить критическим экспериментом, раскрывающим особенности высокотемпературной сверхпроводимости.
Широкие возможности экспериментального исследования протекания тока через слабые связи на ВТСП предоставляет использование, как объектов исследования, композитов на основе ВТСП. Двухфазные композиты на основе ВТСП являются физической моделью сети слабых джозефсоновских связей с заранее заданными параметрами. Ввиду относительной простоты технологии приготовления композитов по сравнению с одиночными джозефсоновскими

Уо.75Ьио.25Ва2Сиз07 + 15 об. % ВаРЬ03 (рис. 5). ВАХ, измеренная в режиме заданного напряжения демонстрирует участок ОДС. Малое число экспериментальных точек на рис. 5 обусловлено сложностью измерения ВАХ в этом режиме.
Как демонстрируют экспериментальные данные рис. 4 и 5, в регионе ОДС на ВАХ зависимость напряжения оттока многозначна [4, 13], при одном значении тока напряжение может иметь, как минимум, три значения. При измерениях в режиме заданного тока в точках изменения знака дифференциального сопротивления происходит скачок напряжения с одного участка положительного дифференциального сопротивления на другой, что приводит к формированию гистерезиса. Физический процесс, лежащий в основе образования ОДС, - многократное андреевское отражение квазичастиц в Я-Ы-З контактах (см. главу I).
Размер гистерезисной особенности зависит от толщины металлической области и его проводимости (и, следовательно, средней длины свободного пробега электронов) [46]. Как демонстрирует экспериментальная ВАХ образца 92.5 об. % Уо.75Ьио.25Ва2Сиз07 + 7.5 об. % BaPbo.9Sno.1O3, гистерезисная особенность исчезает при малых средних длинах свободного пробега электронов в металлической компоненте композита. В слабых связях с большими (с( > I) и, наоборот, малыми толщинами металлических областей между сверхпроводниками также отсутствует гистерезисная особенность на ВАХ [46,49].
3.3. Сравнение экспериментальной ВАХ с теоретическими зависимостями напряжение - ток для в-Ы-Б контакта
Известные теории [35, 42, 44] позволяют рассчитать лишь дифференциальные проводимости (сопротивления) слабых связей и не применимы для описания обычных ВАХ. Для того чтобы выбрать теорию, наиболее подходящую