Влияние кислородной нестехиометрии, условий термообработки и замещений элементов на электрофизические свойства сверхпроводящих фаз Bi2Sr2CaCu2O8+δ и YBa2Cu3O7-δ

• Автор: Дерягина, Ирина Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Высокотемпературные сверхпроводящие материалы. Основные направления исследований.
1.2. Зависимость критической плотности тока от структуры ВТСП соединения и условий термообработки
1.3. Зависимость сверхпроводящих свойств В8г2Са.1СипОх от химического состава фазы и условий термообработки
1.3.1. Влияние условий синтеза, термообработки и добавок свинца на стабилизацию и сверхпроводящие свойства Вь8г2Сап1СипОх
1.3.2. Влияние замещений висмута, стронция и кальция на сверхпроводящие свойства В8г2Сап.1СипОх

1.4. Электрофизические свойства плавленой ВТСП керамики

1.5. Влияние кислородной нестехиометрии и условий термообработки на критические характеристики ВТСПматериалов.

1.6. Задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Образцы для исследования
2.2. Методики исследования.
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ЗАМЕЩЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ В8г2СаСи8б И УВа2Си7.б А СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Влияние замещений элементов фазы на электрофизические свойства и структуру фазы
3.1.1. Замещение 8г на Са, К, Ва, РЬ Са на 3, У, Сс1, РЬ М на РЬ.
3.1.2. Взаимозамещение висмута и щелочноземельных элементов
3.2. Влияние низкотемпературной обработки в солевых расплавах на
электрофизические свойства ВТСП.
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДНОЙ НЕСТЕХИОМЕТРИИ И УСЛОВИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ЭЛЕКТРОФИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ФАЗЫ.
4.1. Фаза В8г2СаСи8б.
4.1.1. Содержание кислорода, ВЦУ и СиШ в исходных образцах.
4.1.2. Параметр б и сверхпроводящие свойства фазы в зависимости от способа получения материала и режима охлаждения
4.1.3. Влияние условий низкотемпературного отжига на критические характсристики фазы.
4.2. Фаза ВЬхРЬх8г2СаСи85.
4.3. Фаза В1г2.хСа хСи85
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ ЛИТЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ РАСПЛАВОВ ВРЬ БгСаСиО
5.1.Технология получения литых сверхпроводящих изделий на основе фазы висмутовой керамики.
5.2. Электрофизические свойства литых сверхпроводящих изделий в
зависимости от состава фазы и условий формования.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Исследования проводятся как на монокристаллах, так и на массивных поликристаллических образцах. Такие наиболее важные для применения характеристики ВТСП как верхнее критическое поле Нс и критическая плотность тока с для СП монокристалла или тонкой пленки достаточно высоки и даже могут превосходить параметры традиционных сверхпроводников так например, величина критической плотности тока в тонких пленках на основе иттриеых и висмутовых ВТСП достигает значений с 57Асм2 при 4,2К, 25 6 Асм2 при Т К в отсутствие внешнего поля, 4,1 ТО5 1,9Т 6,5Т Асм2 в полях , 0 и 0 Э 1, 5. В то же время с массивных образцов значительно ниже, и ее величина в сильной степени зависит от способа изготовления ВТСПматериала. Так в массивных образцах, получаемых по керамической технологии, критическая плотность тока при К обычно не превосходит Асм в собственном магнитном поле и падает на 2 3 порядка во внешних полях 0, Тл 1. ВТСП и джозефсоновские слабые связи на межзеренных границах 2,3. Критическая плотность тока с ВТСП материалов является более чувствительной характеристикой к изменению состава материала, режимам спекания и отжига, чем критическая температура Тс СП перехода 4, 5. Незначительные отклонения от оптимальных режимов синтеза и отжига могут вызвать плавное уменьшение Тс и резкое, по экспоненте с. Поэтому вопросы зависимости критической плотности тока от режимов термообработки следует рассмотреть отдельно. Проблемы, связанные с достижением высоких значений критических токов в ВТСП материалах, довольно широко представлены в работе 5. Существующая в настоящее время информация о поведении с вблизи критической температуры носит противоречивый характер. В ряде работ величину достигаемой критической плотности тока в монокристаллах 3фазы связывается с наличием центров пиннинга 6, 7. Но существуют и такие работы 8, 9, авторы которых хотя и подтверждают наличие пиннинга на двойниковых границах при низких температурах Т К, все же отмечают, что роль его не столь существенна, поскольку согласно их исследованиям увеличение плотности двойниковых границ не приводило к значительному изменению критического тока. Авторы этих работ полагают, что в ВТСПмонокристаллах величина критического тока определяется собственным механизмом пиннинга, природа которого до сих пор еще не достаточно ясна, но, скорее всего он связан с флуктуациями содержания кислорода и соответственно кислородными вакансиями 8, , . К с ростом температуры, независимо от вариаций состава фазы и различных технологических режимов ее получения, а в области температур Т К зависимость Т становится более слабой, и на ее величину начинает влиять технология приготовления образцов 5. Поли кристаллические образцы ВТСП материалов характеризуются значениями с ниже, чем у монокристаллов, поскольку структура керамики представляет собой систему хаотически расположенных монокристаллических гранул, слабо связанных между собой. Наличие таких слабых связей и приводит к тому, что величина транспортного критического тока керамического образца определяется предельным током, протекающим между зернами, т. Эффективная критическая плотность межгранулярного тока с оказывается на несколько порядков меньше, чем критическая
плотность внутригранулярного тока . Температурные зависимости этих двух токов тоже оказываются различными . Для поведения сс характерна, также как и в случае монокристаллов, экспоненциальная зависимость от температуры со значением с, близким к значению в монокристаллах , . Температурная зависимость межчранулярного тока близка к линейной при высоких температурах и насыщается при понижении температуры. Еще одной характерной особенностью межграиулярного тока является его сильная зависимость от магнитного поля 5, что приводит к зависимости критического тока при измерении стандартным четырехзондовым методом и от размеров образцов этот эффект связан с влиянием собственного магнитного поля, создаваемого протекающим по образцу током. В качестве механизма, приводящего к снижению транспортного критического тока и его сильной зависимости от магнитного поля, обычно указывают следующие две причины.