Влияние допирования на сверхпроводящие свойства купратов

• Автор: Тимергалеев, Надир Зинатуллаевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава I. Сверхпроводящие свойства слоистых купратов

§ 1.1. Кристаллическая структура и электронный энергетический спектр слоистых купратов Ві28г2Сап.іСип02п+4+б, ЩВа2Сап.іСип02п+2+

и Т12Ва2Сап_іСип02п+4+

§ 1.2. Теоретические модели высокотемпературной сверхпроводимости

и их экспериментальное обоснование

§ 1.3. Зависимость сверхпроводящих свойств от допирования в

высокотемпературных сверхпроводниках

§ 1.4. Зависимость параметра порядка от числа Си02 - слоев в
сверхпроводящем блоке
Глава II. Методика измерений вольтамперных характеристик контактов
на микротрещине в ВТСП образцах
§ 2.1. Быстродействующая цифровая установка для записи 1(У)- и с11(У)/с1У- характеристик туннельных контактов на микротрещине в
ВТСП образцах
§ 2.2. Техника приготовления контактов на микротрещине в ВТСП
монокристаллах и поликристаллических образцах
§ 2.3. Экспериментальные методы: туннельная спектроскопия, внутренняя туннельная спектроскопия, андреевская спектроскопия,
джозефсоновская спектроскопия
Глава III. Определение сверхпроводящих параметров Ві28г2Сап_,Сип02п+4+5, Н§Ва2Сап_іСііп02п+2+8 и Т12Ва2Сап-іСип02п+4+5 с помощью туннельной, андреевской и джозефсоновской

спектроскопии
§ 3.1. Исследование влияния допирования на сверхпроводящую щель у монокристаллических образцов В128г2_хГахСиОб+8 с помощью андреевской, туннельной и внутренней андреевской спектроскопии..53 § 3.2. Исследование влияния допирования на сверхпроводящую щель у монокристаллических образцов В128г2_хГахСаСи208+д с помощью андреевской, туннельной и внутренней туннельной спектроскопии...65 §3.3 Микроконтактная и туннельная спектроскопия ВТСП образцов
В1-2223, Т1-2212, Т1-2223 фаз
§ 3.4 Андреевская спектроскопия поликристаллических образцов
НоВа2Си04+8 и ЩВа2СаСи206+
Глава IV. Сравнительный анализ сверхпроводящих свойств соединений
Вь8г2Сап.1Сип02п+4+8, ЩВа2Сап.1Сип02п+2+б и Т12Ва2Сап.1Сип02п+4+8---92 § 4.1 Скейлинг сверхпроводящей щели Д5 и критической температуры
Тс у допированных кристаллов ВГ2201(Ъа) и В1-2212(Ьа)
§ 4.2. О возможном влиянии протяженной сингулярности ван Хова на ВАХ туннельных контактов на базе В128г2.хЬахСаСи208+8 вблизи
оптимального допирования
§ 4.3. Зависимость сверхпроводящей щели А5 оптимально допированных образцов В128г2Сап.|Сип02п+4+5, Н§Ва2Сап.1Сип02п+2+8 и Т12Ва2Сап_1Сип02п+4+8 от числа Си02 слоев в сверхпроводящем блоке 102 § 4.4. Возможные механизмы спаривания в высокотемпературных сверхпроводниках В128г2Сап.1Сип02п+4+8, Н§Ва2Сап_1Сип02п+2+5 и
Т12Ва2Сап.]Сип02п+4+
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), благодаря уникальности своих свойств, являются в настоящее время одними из самых перспективных материалов для использования в различных областях техники. Кроме того, само явление высокотемпературной сверхпроводимости представляет огромный интерес для фундаментальных исследований в физике конденсированного состояния вещества. Существенно более высокие по сравнению с классическими сверхпроводниками значения критической температуры и щелевого параметра, а также большие критические поля и плотности тока в ВТСП дают новые возможности для создания мощных сверхпроводящих магнитов, криоэлектронных приборов, работающих в ИК и СВЧ диапазонах (супергетеродинные приемники, детекторы, смесители, полосковые линии и др.), СКВИДов, микроэлектронных устройств, быстродействующих ЭВМ, сделанных с использованием ВТСП.
Однако ВТСП материалы обычно являются многофазными соединениями с неоднородностями, пористостью, примесями и другими дефектами, что затрудняет как техническое использование ВТСП, так и фундаментальные исследования их свойств, не позволяя однозначным образом решить основную проблему, связанную с высокотемпературной сверхпроводимостью: каков
механизм спаривания сверхпроводящих носителей в ВТСП материалах?
Одним из эффективных методов изучения физических свойств сверхпроводящего состояния является изучение туннельных эффектов в контактах между сверхпроводниками. Важную информацию можно получить и из микроконтактных характеристик. Вольтамперные характеристики (ВАХ) контактов в режиме одночастичного туннелирования и микроконтактные характеристики с субгармонической щелевой структурой позволяют с хорошей точностью определить величину щелевого параметра и его зависимость от температуры, магнитного поля и других внешних воздействий.
В настоящее время считается установленным, что в ВТСП соединениях на базе висмута, таллия и ртути: В128г2Сап.1Сип02П+4+5 , ТЬВагСаплСипОгпы+б и Н§Ва2Сап.|Сип02п+2+8, сверхпроводимость в элементарной ячейке кристалла сосредоточена в п СиОг слоях, интеркалированных кальцием. В вышеуказанных

цифровой автоматический мост высокого разрешения. Упрощенная блок-схема установки приведена на рис. 2.1. В основе работы моста лежит принцип модуляции пропускаемого через образец тока. Ток смещения 10 с интегратора, пропускаемый через образец, модулируется переменным током синусоидальной формы с частотой (в нашем случае) f = 270 Гц и амплитудой i«I0 с генератора тока. Полный ток через образец:
I = I0 + i-cos(cot), где со=2я£
Напряжение на образце в этом случае может быть записано в виде разложения в ряд Тейлора:
V(1) = V(I0) + ~~ (/0)/ cos (cot) + + cos (2®/)]+
dl dl
Отсюда следует, что если амплитуда напряжения частотоы f на потенциальных контактах образца постоянна, т.е., если
К = — (I0)i = const 1 dl
то амплитуда модулирующего тока будет пропорциональна дифференциальной проводимости : і ~ G(V)=dI(V)/dV .
Установка собрана на базе многофункционального устройства ввода -вывода АТ - MIO - 16Х (фирма National Instruments) и быстродействующего персонального компьютера на базе микропроцессора Pentium-200 с тактовой частотой 200 МГц. Частота аналого-цифрового преобразования по одному каналу многоканального 16-битового АЦП с программируемым предусилителем составляет 100 КГц при максимальной чувствительности в униполярном режиме 1,5 мкВ, что позволяет записывать ВАХ джозефсоновких ВТСП- контактов с достаточным разрешением и со скоростью, сравнимой с осциллографическим методом записи (максимальная полученная нами частота сканирования ВАХ составила 50 Гц при достаточном для анализа количестве точек на кривой). Для подачи смещения на исследуемый контакт использовался один из двух 16-битовых умножающих ЦАПов , расположенных на плате АТ - MIO - 16Х ( максимальный ток смещения = 5 мА). Второй умножающий ЦАП питался внешним переменным напряжением со звукового генератора ГЗ-35 и использовался в компенсационных