Характерные особенности теплопроводности твердых тел в магнитном поле на примере компенсированных металлов, высокотемпературных сверхпроводников и манганитов

• Автор: Батдалов, Ахмед Батдалович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 314 с. : ил.

Глава I. МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1Л Электронная и фононная составляющие теплопроводности, методы разделения
1.2. Измеряемые коэффициенты и особенности эксперимента
Глава II. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА
2.1. Теплопроводность монокристаллов вольфрама (Н=0)
2.2. Влияние магнитного поля на теплопроводность вольфрама.
2.3. Теплопроводность монокристаллов молибдена
Глава III. ЭФФЕКТЫ ЭЛЕКТРОН-ФОНОННОГО УВЛЕЧЕНИЯ В КОМПЕНСИРОВАННЫХ МЕТАЛЛАХ
3.1. Явление Нернста и эффект электрон-фононного увлечения в вольфраме и молибдене
3.2. Проявление эффекта увлечения в магнитотермоэдс и теплопроводности
Глава IV. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВОЛЬФРАМА В УСЛОВИЯХ РАЗМЕРНОГО ЭФФЕКТА
4.1. Размерные эффекты в тепло- и электросопротивлении вольфрама (Н=0)
4.2. Тепловой аналог статического скин-эффекта в монокристаллах вольфрама
4.3. Магнитотермоэдс и соотношение Видемана-Франца в монокристаллах вольфрама в условиях статического скин-эффекта
Глава V. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ: ТЕМПЕРАТУРНАЯ И МАГНИТОПОЛЕВАЯ ЗАВИСИМОСТИ
5.1. Основные понятия и общие теоретические представления
5.2. Теплопроводность керамических образцов системы У-Ва-Си-О и Ві-Бг-Са-Си-О: температурная и магнитополевая зависимости
5.2.1. Иттриевая ВТСП-керамика
5.2.2. Висмутовая ВТСП-керамика
5.2.3. Влияния магнитного поля на теплопроводность керамики ТВа2Сиз07
5.3. Анизотропия влияния магнитного поля на теплопроводность монокристалла УВагСизС^
5.4. Влияние содержания серебра (легирование и замещение) на теплофизические свойства УВа2Сиз07
5.5. Текстура и транспортные свойства иттриевой ВТСП -керамики
Глава VI. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТЕПЛО- И ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС В ЛЕГИРОВАННЫХ МАНГАНИТАХ 8т,.х8гхМп03 И Ьа|.х8гхМп03
6.1. Легированные манганиты как объект исследования
6.2. Теплопроводность, электросопротивление и термоэдс 8піі.х8гхМпОз: температурная, магнитополевая и 238 концентрационная зависимости
6.3. Магнитотранспортные свойства монкристаллов

Основные результаты и выводы
Литература

Актуальность темы. Исследования теплопроводности твердых тел изначально имели практическую направленность, так как без учета коэффициента теплопроводности используемых материалов нельзя рассчитать и изготовить ни одно техническое устройство. В то же время измерение теплопроводности является проверенным, а иногда и единственным способом установления доминирующих механизмов рассеяния электронов и фононов в твердых телах, что придает таким исследованиям фундаментальный характер.
Интерес к теплопроводности металлов значительно возрос после того, как появились монокристаллы ранее недоступного качества и стало возможным экспериментально исследовать «собственные», не завуалированные примесями, свойства твердых тел, такие, как эффект электрон-фононного увлечения в компенсированных металлах, который ранее был предсказан теоретически, но экспериментального подтверждения не имел. Это фундаментальное свойство электрон-фононной системы, имеющее принципиальное физическое значение.
Исследования размерных эффектов и влияния на них магнитного поля позволяют глубже понять поведение носителей тока в металлах, определить такой важный параметр электронного энергетического спектра, как длина свободного пробега электронов, выяснить характерные закономерности рассеяния носителей тока на поверхности образца. Вместе с тем вопросы, связанные с влиянием магнитного поля на теплопроводность, термоэдс компенсированных металлов в условиях развитого размерного эффекта ни теоретически, ни экспериментально не рассматривались. Представляет определенный научный интерес и поведение некоторых кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в металлооксидных соединениях возродил, казалось бы, угасающий интерес к
где / - расстояние между зондами, с которых снимается напряжение. Термоэдс измерялась либо в паре с медью, термоэдс которой известна, либо относительно сверхпроводящих проводников до температур меньше Тс. Адиабатический коэффициент Нернста определяется как отношение поперечного электрического поля Е=и/<1 (^/-расстояние между измерительными зондами) к градиенту температуры АТ/1т и магнитному полю Н:
П и,т
в“ Шй <ыз>
При измерении к, Б, Q в вакуумной камере поддерживался вакуум не менее 10'5 мм что приводило к пренебрежимо малым потерям тепла через остаточный газ.
Основным источником погрешности при измерениях указанных эффектов является определение разности температур. Датчиками температуры в области 1,5-40К служили угольные термометры, сопротивление которых может быть выражено полуэмперической формулой:
%Я + С/%К = А + В/Т (1.44)
где А,В,С - константы, определяемые опытным путем. Угольные термометры сопротивления широко используются в качестве датчиков температуры, что объясняется сравнительной простотой в работе с ними, высокой точностью при измерении сопротивления и малой тепловой инерцией. При Т>30К в качестве датчиков температуры использовались медь - константановые термопары, которые припаивались непосредственно к образцу.
Следует отметить, что в последние годы все чаще для измерений теплопроводности стали применяться германиевые термометры сопротивления, однако, несмотря на отличные во многих отношениях характеристики (высокая чувствительность и стабильность, широкий диапазон рабочих температур, миниатюрность и т.д.), они мало пригодны для использования в сильных магнитных полях. Магниторезистивный эффект у