Особенности сосуществования магнетизма и сверхпроводимости в сверхпроводящих металлоксидах и тонкопленочных гетероструктурах сверхпроводник/ферромагнетик

• Автор: Гарифьянов, Надир Нургаязович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 311 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

1.1. СКВИД-магнитометр

1.2. Высокочувствительный стационарный спектрометр ЯМР

1.3. Система для измерения температуры сверхпроводящего перехода методом высокочастотной восприимчивости

1.4. Методы приготовления тонкопленочных систем

1.4.1. Метод радиочастотного распыления

1.4.2. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии

Часть I. Исследование сверхпроводящих металлоксидов

ГЛАВА 2. Фазовое расслоение в высокотемпературных сверхпроводниках

2.1. Гетерогенность системы УВа2Сиз07-й
2.2. Фазовое расслоение в сверхпроводящем соединении ГагСиОз
2.3. Ферромагнитный порядок в ЬагСиОз
2.4. Современные концепции фазового расслоения
в высокотемпературных сверхпроводниках
ГЛАВА 3. Натрий-вольфрамовая бронза Ках¥03 и высокотемпературная сверхпроводимость
3.1. Антиферромагнитные корреляции в КаОз с тетрагональной структурой
3.2. Ядерная спин-решеточная релаксация в МаАЮз
3.3. Сверхпроводимость в кристаллах ЫахУОз с кубической
структурой
3.4. Магнитная аномалия в монокристаллах №чУОз при малом
содержании натрия - сверхпроводимость при ТС=150К?
ЧАСТЬ II. Исследование нанофизики взаимодействия сверхпроводимости
и ферромагнетизма в слоистых тонкопленочных гетероструктурах

ГЛАВА 4. Эффект близости в системах сверхпроводник/ферромагнетик
4.1. Эффект близости в системе Fe/Nb
4.1.1. Исследование трехслойной системы Fe/Nb/Fe, приготовленной методом магнетронного распыления
4.1.2. Исследование двухслойной системы Fe/Nb, приготовленной методом молекулярно-лучевой эпитаксии
4.2. Обнаружение сверхпроводящего состояния, обусловленного куперовскими парами с ненулевым суммарным импульсом, в слоистой тонкопленочной системе Fe/Pb/Fe
4.3. Возвратная сверхпроводимость в системе Fe/V/Fe
ГЛАВА 5. Взаимное влияние сверхпроводимости и ферромагнетизма в
тонкопленочных системах сверхпроводник/ ферромагнетик
5.1. Криптоферромагнитное состояние
5.2. “Обратный” эффект близости сверхпроводник/ферромагнетик
5.2.1. Исследование возможности наблюдения «обратного» эффекта близости методом низкоэнергетических мюонов
5.2.2. Наблюдение «обратного» эффекта близости методом ЯМР
ГЛАВА 6. Исследование возможности создания спинового клапана для
сверхпроводящего тока
6.1. Структура границ раздела в многослойных тонкопленочных металлических гетероструктурах
6.2. Исследование перспективности систем Fe/Cr/V/Cr/Fe, Fe/In/Fe и [Fe2Vn]2o/V для их применения в спинрвом клапане для сверхпроводящего тока
Заключение
Список авторской литературы
Список цитируемой литературы

ВВЕДЕНИЕ
Интерес к системам, обладающим различными, часто взаимоисключающими, свойствами: проводимостью и диэлектричеством, сверхпроводимостью и магнетизмом, не ослабевает уже в течение нескольких последних десятилетий. Сочетание подобных свойств встречается как в естественных системах, так и в искусственно создаваемых из различных фрагментов структурах. К естественным системам, в которых нестандартные проводящие и магнитные характеристики сосуществуют на микромасштабах, принадлежат сильнокоррелированные электронные системы, в частности, высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП). К материалам, в которых сочетание таких свойств достигается искусственным образом, относятся разнообразные тонкопленочные гетероструктуры типа сверхпроводник/ферромагнетик (С/Ф). Изучению некоторых материалов, обладающих вышеперечисленными нестандартными свойствами, посвящена данная диссертация.
Остановимся более подробно на упомянутых выше двух направлениях исследований, представленных в диссертации:
I. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости Беднорцем и Мюллером в 1986 году [1] вызвало беспрецедентный бум. Если в фундаментальной физике этот бум не ослабевает уже в течение почти 25 лет, то энтузиазм, связанный с возможным быстрым применением высокотемпературных сверхпроводников в различных областях техники, довольно быстро стал спадать. Это связано, в первую очередь, с тем, что критические токи высокотемпературных сверхпроводников не удается повысить до такой степени, чтобы производство изделий из этих новых материалов стало бы рентабельным.
Многие исследователи полагают, что при рассмотрении природы высокотемпературной сверхпроводимости определяющими являются сильные электронные корреляции, обусловленные необычным характером взаимодей-

уменьшить шумы генератора. Очень важно, что эти транзисторы обладают высоким входным сопротивлением' и не нагружают колебательный контур. Особенностью подобранных транзисторов является то, что они способны работать при температурах даже ниже температуры жидкого гелия;
-автодинный генератор, погруженный в криостат с жидким гелием в непосредственной близости к колебательному контуру. Таким образом, резко уменьшаются тепловые шумы. Амплитуда тепловых шумов определяется
соотношением ип=4шш, где к - постоянная Больцмана, В - полоса частот, R - характеристическое сопротивление колебательного контура, отсюда видно, что помещение схемы генератора в жидкий гелий (уменьшение температуры примерно в сто раз) приводит к-уменьшению-амплитуды-тепловых шумов в десять раз. Размещение генератора в непосредственной близости к колебательному контуру избавляет от длинной линии, которая неизбежно возникает при соединении колебательного контура в криостате и генератора в комнате. Поэтому отсутствуют проблемы согласования и потерь в этой линии. Plain спектрометр настроен на резонансную частоту, равную примерно- 5 МГц. Известно, что в этом- диапазоне работает много радиостанций. Из-за высокой-чувствительности нашего спектрометра, несмотря на тщательную экранировку всех цепей, полностью устранить влияние внешних помех не удалось. В связи с этим точное значение частоты выбиралось на относительно “чистом” участке эфира, где нет мощных радиостанций;
-жесткий моноблок приемных и модуляционных катушек, изготовленный из материала с низким коэффициентом теплового расширения, и минимизация наводимого в сигнальной катушке напряжения модуляции с помощью компенсационных витков;
-современный высокочувствительный усилитель с синхронным детектором -lock-in “PAR5209 ” американской фирмы Princeton Applied Research, который позволил свести влияние шумов до минимума в детектирующей части спектрометра. Усилитель содержит несколько узкополосных фильтров, точно