Влияние ионного облучения на критическую температуру и удельное электросопротивление пленок Y1 Ba2 Cu3 O6+x C различной кислородной стехиометрией

• Автор: Коньков, Константин Эдуардович
• Шифр специальности: 01.04.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с.

Содержание:

Введение
1. Литературный обзор
1.1. Радиационное воздействие на ВТСП
1.2. Химическое воздействие на ВТСП
1.3. Обзор теорий радиационного воздействия на физические свойства сверхпроводников
1.4. Сравнение теории с экспериментом
2. Экспериментальные методики
2.1. Методика приготовления пленок УіВагСщОб+х с различной кислородной стехиометрией (0.2<х<1)
2.2. Методика резистивных измерений
2.4. Методика облучения
3. Экспериментальные результаты
4. Обсуждение результатов
Заключение
Список литературы

Введение.
Периоды повышенного интереса к проблемам сверхпроводимости связаны с открытием новых классов сверхпроводников с более высокой критической температурой, более сложной структурой и необычным сочетанием свойств. Так было при открытии интерметаллических соединений со структурой А-15, так произошло и с металлооксидными сверхпроводниками.
Первая реакция научного мира на открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) [1,2] была чрезвычайно эмоциональной, поскольку принципиальных ограничений на величину Тс ~ 100К нет и появление материалов с такой температурой сверхпроводящего перехода ожидалось давно. Очевидная исключительная значимость прикладных аспектов связана с преодалением заветного предела по Тс - температуры кипения жидкого азота (77К) - дешевого и доступного хладагента. Поэтому во многих странах, в том числе и в СССР (России), программы по исследованию новых перспективных сверхпроводников получили государственную поддержку.
Основными направлениями практического использования сверхпроводников являются слабосвязанная и сильноточная сверхпроводимости. В первом случае это связано с созданием сверхпроводящих квантовых интерференционных детекторов (СКВИД), которые позволяют регистрировать очень слабые магнтные поля ~ 10“иЭ и поэтому их эффективно используют в медицине и биологии для измерения полей живых организмов и человека. В геологии сквнды применяютсядшягопределения изменений силы гравитации в различных точках Земли. Вторая область применения стала возможной после открытия технических сверхпроводников со структурой А-15, имеющих высокую токонесущую способность, и благодаря разработке сверхпроводящих магнитных

систем (СМС) способных создавать сильные магнитные поля вплоть до 200&Э. Такие поля необходимы для решения проблемы термоядерного управляемого синтеза, в частности, в термоядерных реакторах (ТЯР) типа "Токомак", где нужно удерживать чрезвычайно горячую плазму вдали от стенок, поскольку при соприкосновении с такой плазмой любой материал мгновенно испаряется. Особенностью работы СМС ТЯР является наличие поля нейтронного излучения, которое приводит к созданию радиационных дефектов в структуре материала. Оказалось, что подобную ситуацию можно с успехом моделировать при ионном облучении тонких пленок и проблемы радиационной стойкости сверхпроводников, таким образом, сформировали самостоятельное направление прикладных исследований.
Со временем выяснилось, что за внешним техническим применением скрываются и чисто физические проблемы. Они вытекают из факта резкого изменения Тс и критического тока ]с интерметаллических соединений А-15 при облучении их частицами различного типа и энергий [22]. Этот результат противоречит известной теореме Андерсона [66], согласно которой дефекты не могут оказывать влияние на Т„ и справедливой для простых одноэлементных металлов. Фундаментальной причиной такой "нечувствительности" является
сферическая симметрия (а - изотропное спаривание) параметра порядка й(л)
Однако для интерметаплидов А-15 установлена совершенно четкая зависимость характера изменения Тс с ростом флюенса облучения Р от исходного значения
I А;;'
критической температуры Тс, Действительно, при облучении низкотемпературных материалов этого класса (МозЭ1, МозОе: Гс0=(1-ь2)К) Тс начинает расти с увеличением дозы облучения, а для высокотемпературных соединений (ЫЪзА1, ЫЬзЭп, МЪзОе: 7<гС=(17-23)К) разупорядочение приводит к

Различные случаи симметрии параметра порядка представлены на рис.1.13. Для изотропного 5-спаривания <Д>2=<Д2>, поэтому х=0. и при относительно слабом разупорядочении (1/т < Е{) величина Та согласно (1), не зависит от т, а, следовательно, и от д> (теорема Андерсона [66]), что и наблюдается экспериментально в “обычных” сверхпроводниках с низкой Тс
В сверхпроводниках с «/-спариванием %=1 (так как <Д>= 0), поэтому Та согласно (1), должна быстро уменьшаться с ростом 1/т и обращаться в нуль при 1/т «7, что при типичных для ВТСП значениях ГяЮОК и осу ®1еУ соответствует ра ~50рОст. Этот вывод остается справедливым и при учете эффектов сильной электрон-бозонной связи в рамках теории Элиашберга [65].
Диапазон 0<х<1 соответствует анизотропному 5-спариванию [64], частным случаем которого является так называемое 5*-спаривание, когда А(к)= А„[со5(кха)+сх>&(куа)]. При этом Тс, согласно (1), ассимптотически стремится к нулю с ростом 1/т, причем Тс убывает тем быстрее, чем больше 1. В частности, в предельном случае слабого разупорядочения (1/т « 4 л 7,) справедлива формула [64]:
(1.6)
тс0 8 тТс0
Величина Т„ однако, не обращается в нуль при конечной величине 1/т, что свидетельствует о недостаточности стандартных приближений модели БКШ для описания зависимости Тс от 1/т при 1/т I
Если имеет пик вблизи уровня Ферми, то рассеяние электронов на дефектах приводит к уширению электронных спектров и, следовательно, особенностей в плотности состояний Л(£) (£, - энергия отсчитанная от уровня