Экспериментальное исследование транспортных свойств гетерогенных ВТСП с межкристаллитными границами квазитуннельной проводимости

• Автор: Шайхутдинов, Кирилл Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I
ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СЛАБЫХ СВЯЗЕЙ С ТУННЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ (ОБЗОР)
1.1. Теоретические работы по исследованию транспортных свойств слабых связей
1.2. Экспериментальное исследование транспортных свойств джозефсоновских переходов
1.3. Постановка задачи
ГЛАВА П
МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВТСП
2.1. Введение
2.2. Измерения электросопротивления, критического тока и вольт - амперных характеристик (ВАХ) образцов при различных температурах
2.3. Измерения магнитных свойств образцов
ГЛАВА Ш
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ И ТРАНСПОРТНОГО ТОКА НА РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ВТСП + СТО
3.1.Введени е
3.2. Протекание транспортного тока (перколяция) в композитах ВТСП+СиО с длительным временем отжига
3.3. Приготовление композитных образцов методом быстрого спекания
3.4. Влияние тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП +СиО в пределе малого транспортного тока
3.5. Случай конечного транспортного тока
3.6. Температурные зависимости критического тока композитов ВТСП+СиО
3.7. Выводы
ГЛАВА IV
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ ВТСП + ОКСИД МЕДИ, ЛЕГИРОВАННЫЙ ЛИТИЕМ
4.1. Введение
4.2. Приготовление и физические свойства полупроводниковых компонентов композита Си,.хЫхО (Х = 0.0030.06)
4.3. Приготовление, фазовый состав и критические температуры композитов
ВТСП + полупроводник
4.4. Вольт - амперные характеристики композитов
4.5. Температурные зависимости электросопротивления композитов ВТСП+Сии/)
4.6. Температурные зависимости критического тока композитов
4.7. Выводы
ГЛАВА V
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ РАССЕЯНИЯ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОМПОНЕНТЕ КОМПОЗИТА ВТСП+Сих хМхО НА ЕГО НА РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА
5.1. Введение
5.2.СИНТБЗ и физические свойства О.’ьхМьО
5.3. Транспортные свойства композитов ВТСП+С1>1 .*N1x0
5.4. Обсуждение результатов
5.4. Выводы
ГЛАВА VI
АНОМАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ВТСП + ШТ103
6.1. Введение
6.2. Приготовление композитов ВТСП+МоТЮз, ВТСП+ШТОз
6.3. Результаты исследования физических свойств №ТЮ3 и транспортных свойств композитов ВТСП+№Т10з и ВТСП+МоТЮз
6.4. Обсуждение полученных результатов
6.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Транспортные свойства джозефсоновских структур на основе как низкотемпературных (НТСП), так и высокотемпературных (ВТСП) сверхпроводников изучаются достаточно широко, поскольку физические явления, обуславливающие спаривание носителей, раскрываются в полной мере именно в таких структурах. Кроме того, джозефсоновские структуры нашли практическое применение в прецизионных измерительных приборах, имеющих рекордные показатели по чувствительности. Идеальным объектом для изучения эффекта Джозефсона в структурах на основе ВТСП являются одиночные туннельные переходы, но из-за ограничений, накладываемых малой длиной когерентности ВТСП (что требует малых геометрических размеров слабой связи, ~ 10-20 А) и из-за его сильной химической активности, изготовление таких переходов представляет собой сложную технологическую задачу.
Технологически более простым способом изучения эффекта Джозефсона является исследование транспортных характеристик сети слабых связей джозефсоновского типа, которая реализуется в двухфазных композитах из ВТСП и материала, не обладающего сверхпроводящими свойствами. При синтезе таких композитных образцов необходимо учитывать следующие факторы. Во-первых, ингредиенты будущего композита не должны обладать сильным химическим взаимодействием, во-вторых, полученные образцы должны быть механически прочными. Таким образом, время синтеза таких композитов должно быть минимально (синтез методом быстрого спекания). Конечно, свойства сети слабых связей будут каким-то образом отличаться от свойств одиночных джозефсоновских переходов из-за разброса их геометрических параметров, но основные транспортные характеристики (температурные зависимости критического тока и электросопротивления, вольт-амперные характеристики (ВАХ)) такой сети будут отражать особенности одиночных переходов. Следует отметить, что из-за случайности геометрических параметров и взаимной ориентации таких переходов в композитах, изучение высокочастотных явлений, характеризующих именно эффект Джозефсона, в них затруднено, поэтому данная работа посвящена

Однако, следует заметить, что изучение физических процессов, которые имеют место при протекании тока по сети слабых связей джозефсоновского типа (туннелирование, взаимодействие носителей тока с магнитными примесями, эффект близости, андреевское отражение и т.д.) в таких композитах весьма затруднено, т.к. условие протекания тока одновременно по сверхпроводнику и второму ингредиенту композита реализуется лишь вблизи порога протекания в очень узкой области объемных концентраций (см. рис.6,7). При этом вариация объемной концентрации на 1% приводит к изменению проводимости композита практически на порядок. Ясно, что с такими объектами работать очень сложно. В работе [82] было экспериментально показано, что уменьшение времени отжига сдвигает в область меньших концентраций диэлектрика и «размывает» порог протекания.
По этой причине, гораздо предпочтительней оказывается изготовить композиты с минимально возможным, меньшим, чем в работе [82] временем спекания (метод быстрого спекания); это время будет выбираться лишь из условия получения образцов, которые будут механически прочными для проведения измерений. Очевидно, что в этом случае кристаллиты не будут укрупняться и объединяться в достаточно большой кластер и процессы сегрегации будут подавлены. Полученные композиты будут состоять из микрокластеров исходных ингредиентов, размеры которых определяются предварительным помолом и составляют, как правило, 1 микрон и меньше вплоть до масштабов длины когерентности.
В таких двухфазных композитах транспортный ток будет протекать как по гранулам ВТСП, по естественным границам (сужения, микромостики, плоскости двойникования и т.д.) так и по несверхпроводящему ингредиенту и в таких композитах, приготовленных достаточно простым методом, появляется возможность изучать в физические явления, присущие слабой сверхпроводимости, которые порой оказываются весьма неожиданными и захватывающими.
Все композитные образцы, изучаемые в данной диссертационной работе, изготовлены методом быстрого спекания.