Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук синтезованих на основi LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
деяких вчених це може призвести до розробки технологiСЧ отримування довгомiрних текстурованих матерiалiв, включаючи стрiчки з покриттям iз високо орiСФнтованоСЧ 123 фази.
1.8 Хiмiчне модифiкування i створення ефективних центрiв спiнiнга
В останнi роки був розвинутий метод отримання ВТНП-матерiалiв при зниженому парцiальному тиску кисню (0.1-1 мол. % O2, OCMG, Oxygen-Controlled-Melt-Growth). Основна iдея методу полягаСФ в тому, що йони РЗЕ, якi володiють найбiльшими радiусами (в тому числi i Nd, Sm, Eu, Gd) здатнi утворювати твердi розчини типу R1+zBa2zCu3O6+x .При кристалiзацiСЧ iз розплаву, при пониженому парцiальному тиску кисню ступiнь замiщення барiю суттСФво зменшуСФться i значно пiдвищуСФться температура переходу в надпровiдному станi [6] (до 95-96 К). Цю поведiнку також повязують з можливим катiонним впорядкуванням в кристалiчнiй гратцi, в тому числi, з утворенням пар йонiв неодиму в барiСФвих позицiях, що приводить до зменшення розупорядкування в кисневiй пiдгратцi. В той же час, в такiй надпровiднiй матрицi можуть iснувати флуктацiСЧ хiмiчного складу, що виступають як ефективнi центри пiнiнга, оскiльки при нульовому магнiтному полi надпровiднiсть у них стрiмко подавляСФться, визиваючи пiк-ефект [6].
Перевага створених таким чином центрiв фiксацiСЧ складаСФться в тому, що на вiдмiну вiд точкових дефектiв хiмiчнi модуляцiСЧ структури вносять найбiльш ефективний вклад в областi вiдносно високих температур, якi найбiльше вiдповiдають режиму експлуатацiСЧ ВТНП-матерiалiв (температура кипiння рiдкого азоту). Саме з такими центрами пiнiнга, якi не спостерiгаються для Y 123, а основнi переваги OCMG-метода, що дозволяСФ отримати СП-матерiали повязанi з рекордними характеристиками [3,4].
В якостi причин утворення подiбних центрiв пiнiнга, в рiзних моделях, розглядають:
- випадковi флуктацiСЧ спiввiдношення Nd ? Ba в надпровiднiй матрицi, викликанi локальними флуктацiями температури, рО2 i складу розплаву при ростi псевдомонокристалiчних доменiв в OCMG-методi ;
- кластери кисневих вакансiй i границi двiйникiв при загальному неоднорiдному розподiлi кисню в надпровiднiй матрицi;
- високодисперснi видiлення фаз R-422 (R42xBa2+2xCu2xO102x) i перерозподiлу катiонiв мiж матрицею i цими не надпровiдними включеннями;
- антиструктурнi дефекти, що виникають в силу можливого взаСФмного обмiну йонiв Nd3+ та Ba2+ мiж вiдповiдними кристалографiчними позицiями.
Ряд авторiв [24] повязують появу пiк-ефекту у всiх фазах R 123 з iснуванням локальних кисень дефiцитних дiлянок з Тс, пониженим у порiвняннi з основною матрицею. Цей ефект посилюСФться завдяки домiшкам (наприклад, iз матерiалу тигля), якi зменшують рухливiсть кисню i сприяють негомогенному розподiлу кисню. Негомогеннiсть розподiлу кисню в Y123 матерiалах може бути результатом розпаду розчину, утвореного фазами YBa2Cu3O6 та YBa2Cu3O7.
Альтернативна модель [3], звязуючи пiк-ефект в матерiалах на основi фаз R123 (R=Nd, Sm, Eu, Gd), з флуктацiями катiонного складу, в принципi, не суперечить попереднiй моделi, оскiльки розглядаСФ коливання катiонного складу як первинне явище, яке призводить до побiчного ефекту негомогенного розподiлу кисню. ВiдмiчаСФться [48-50], що пiк-ефект може контролюватися рiзними технологiчними факторами отримання матерiалу, включаючи температуру пiслякристалiзацiйного вiдпалювання, ступiнь окиснення зразкiв, а також введення декiлькох легуючих РЗЕ.
1.9 Методи росту монокристалiв
На вiдмiну вiд полiкристалiчних матерiалiв при отриманнi яких необхiдно створити певну багаторiвневу мiкроструктуру i достатньо високу концентрацiю центрiв пiнiнга, в технологiСЧ монокристалiв намагаються виростити хiмiчно i структурно однорiдний кристал заданого розмiру, форми, хiмiчного складу, низьким рiвнем дефектiв, що контролюСФться i домiшок, що забезпечуСФ можливiсть його використання для фундаментальних або прикладних цiлей. При цьому одним з найбiльш значних переваг (окрiм високоСЧ досконалостi i однорiдностi кристала) СФ можливiсть дослiдження анiзотропних властивостей монокристалу на рiзних гранях, що широко використовуСФться в структурному аналiзi спектроскопiСЧ, дослiдження дифузiСЧ кисню, атомносиловоСЧ мiкроскопiСЧ, у визначеннi фундаментальних фiзичних констант [25-27] i т. д. Напевно, без вирощування монокристалiв було б неможливим сучасне глибоке розумiння явищ високотемпературноСЧ надпровiдностi i механiзмiв кристалiзацiСЧ багатокомпонентного розплаву [25].
Анiзотропiя швидкостi росту кристалу вздовж його кристалографiчних напрямкiв складним чином залежить вiд типу РЗЕ i умов кристалiзацiСЧ [6]. Це може бути повязане як з кристалографiчною анiзотропiСФю i рiзною енергiСФю граней, так i з рiзним механiзмом СЧх росту. В свою чергу, iснування анiзотропiСЧ росту призводить до змiни морфологiСЧ i вiзуальноСЧ форми всього кристалу в цiлому. Так, кристали отриманi спонтанною кристалiзацiСФю [28], зазвичай представляють собою тонкi пластинки з найменшою товщиною вздовж направлення , оскiльки при високих швидкостях охолодження (тАЬкiнетичний контрольтАЭ) швидкiсть Ra росту граней (100) приблизно в пять разiв вище, нiж для граней {001} (Rc). Зменшення швидкостi охолодження розплаву (0.5-1.0 оС/год) призводить до отримання товстих призм паралелепiпедiв i навiть iзотермiчних кристалiв [29]. В цих умовах крiм граней {100}, {010} та {001} вiдбуваСФться утворення граней {101} i {011}, а також {111} граней. Достатньо низькi пересичення характернi для методу витягування затравочного кристалу iз переохолодженого розплаву [20,23], причому велику роль при ростi под