Сверхпроводимость, динамика подрешетки CuO2 и абрикосовских вихрей в висмутовых ВТСП

• Автор: Коростин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЯ ВТСП, ДОПИРОВАНЫХ ЖЕЛЕЗОМ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Исследования ВТСП типа 123, допированных железом
1.2. Исследования висмутовых ВТСП, допированных железом
1.2.1 Замещение меди железом в висмутовых ВТСП
1.2.2. Химические и структурные изменения висмутовых ВТСП при допировании железом и их влияние на сверхпроводимость
1.2.3. Гамма-резонансные исследования фазы 2212 висмутовых ВТСП, допированных железом
1.2.4 Влияние примеси железа на сверхпроводимость висмутовых ВТСП
1.2.5 Влияние примеси железа на критический ток в висмутовых ВТСП
1.3 Исследование других ВТСП соединений, допированных железом
1.4 Выводы
ГЛАВА И. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЖЕЛЕЗА ВГ2212 МЕТОДОМ ГАММА-РЕЗОНАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.
2.1. Методика эксперимента
2.1.1. Образцы
2.1.2 Методика измерений температуры перехода в сверхпроводящее состояние
2.1.3. Методика гамма-резонансных измерений
2.2 Влияние Бе на сверхпроводимость в поликристалле В1(Ге)-2212
2.3 Результаты ГР измерений в поликристалле В1(Ге)-2212
2.4 Изучение динамики решетки при переходе в сверхпроводящее состояние
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВИХРЕЙ, ПРОЦЕССОВ ПИННИНГА В ВИСМУТОВЫХ ВТСП В1-2212 И ВЛИЯНИЕ ДОПИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОМ.
3.1 Установка
3.2 Методика измерений
3.3 Исследования вихревой динамики в висмутовых ВТСП и влияние на нее допирования железом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Хорошо известно, что магнитные примеси уже при малых концентрациях оказывают на сверхпроводимость сильное влияние. Оно проявляется, в частности, в быстром падении температуры перехода в сверхпроводящее состояние с ростом концентрации парамагнитных примесей. Так, сверхпроводимость может быть полностью подавлена при концентрации примеси менее 1 %. Кроме того, магнитные примеси могут быть причиной таких необычных явлений, как бес-щелевая сверхпроводимость; сверхпроводимость, существующая в ограниченном температурном интервале; сосуществование магнетизма и сверхпроводимости и т.д. [1].
В многочисленных теоретических и экспериментальных работах было показано, что источником этих явлений служит обменное взаимодействие между спинами электронов проводимости и спинами примесных ионов, которое стремится разрушить куперовские пары. Обменное взаимодействие между примесным ионом и электронами проводимости описывается гамильтонианом
2Л&, (О
где J - параметр обменного взаимодействия, 5 - спин примесного иона, 5 - спиновая плотность электронов проводимости на примесном узле [2].
В 1961 г. Абрикосов и Горьков создали теорию влияния парамагнитных ионов на сверхпроводимость, построенную на возмущениях по J во втором порядке. Эта теория была подтверждена экспериментально [3]. Однако в дальнейших исследованиях наблюдались и отклонения от теории Абрикосова-Горькова. Эти отклонения обусловлены эффектами взаимодействия между примесными ионами, кристаллическими полями, эффектами рассеяния типа Кондо. Исследования этих эффектов в низкотемпературных сверхпроводниках продолжается по настоящее время.
С появлением высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) влияние магнитных примесей на сверхпроводимость этих соединений стало одним из направлений их изучения. Важность такого рода исследований обусловлена также связью магнитных и сверхпроводящих свойств ВТСП, на которую указывали многие авторы (см. обзор [4]), и которая может оказаться существенной в понимании механизма высоко-температурной сверхпроводимости.
В настоящее время выделяют несколько семейств ВТСП:
- соединения типа Ьа2_хМхСи04, или 2-1-4 (М -двухвалентный ион Ва2+, 8г2+, Са2+), имеющие Тс порядка 40 К;
- соединения КВа2Си306..5, или 1-2-3 (Я - редкоземельный ион), имеющие Тс около 90 К;
- сложные многокомпонентные купраты, представляемые как (В1,Т1)РЬСаСиО, среди которых выделяют три устойчивые фазы 2201, 2212, 2223. Для таллиевых систем известна также фаза 1223;
- купраты на основе ртути Ь(РЬ)-Ва(8г)-Са-Си-0, имеющие фазы 1201, 1212 и 1223.
Общими особенностями структур всех систем являются: перовскитная примитивная ячейка; резко выраженная анизотропия; наличие плоскостей СиО 2 (согласно современным представлениям, эти плоскости являются токонесущими, и именно в них реализуется сверхпроводящее состояние). Все эти соединения способны в широких пределах варьировать содержание кислорода и образовывать дефекты различных типов. Так, системы типа 123 образуют большое количество двойников, а с потерей кислорода теряют ромбическую симметрию. Висмутовые (таллиевые) и ртутные системы часто получаются многофазными. Следует также отметить, что синтез монокристаллов некоторых фаз до сих пор не освоен. Поэтому, большинство исследований свойств ВТСП, до-пированных магнитными примесями, проводится на поликристаллических образцах.
Все эти особенности строения ВТСП соединений ставят задачи, которые необходимо решать при экспериментальном исследовании влияния примесей на их сверхпроводящие свойства. Прежде всего, надо определить позиции в образце, по которым распределяется вводимая примесь. Надо быть также уверенным, что примесь не вызывает никаких структурных или химических превращений исходного материала. Наконец, необходимо определить микроскопические параметры примеси, такие как валентное состояние и спин. Особенно важно знать значение спина, поскольку он участвует в обменных взаимодействиях. Однако заранее спин примеси неизвестен, и в общем случае это сложная экспериментальная задача [3].
При решении этих проблем эффективными являются методы, измеряющие тонкие и сверхтонкие поля на примесных ионах. К числу таких методов

Вь2223
75 80 85 90 95 100 105 110 115 Т(К)
2%Ре с!оре<1 2223
80 85
Т(К)
Рис. 1.15 Плотность транспортного критического тока в поликристаллических бразцах В1-2223