Высокотемпературные сверхпроводники
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
µтучих металлоорганических соединений в реактор, смешение с газообразным окислителем, разложение паров и конденсация оксидной пленки на подложку. Данный метод позволяет получить тонкие ВТСП-пленки, сравнимые по своим характеристикам с образцами, изготовленными физическими методами напыления. К сравнительным преимуществам данного метода перед последними относятся: (а) возможность нанесения однородных пленок на детали не планарной конфигурации и большой площади; (б) более высокие скорости осаждения при сохранении высокого качества; (в) гибкость процесса на этапе отладки технологического режима, благодаря плавному изменению состава паровой фазы. Последнй процесс часто используют для производства ВТСП пленок с высокими критическими параметрами (сравнимыми с монокриcталлами) в случаях сложной конфигурации пленок на изделиях микроэлектронной коммерческой продукции.
2. Экспериментальная часть
.1.1 Методика эксперимента
Монокристаллы YBa2Cu3O7-d для данной работы выращивали по раствор-расплавной технологии [15] . Для получения кристаллов с частичной заменой Y на Pr, Y1-zPrzBa2Cu3O7-?, в начальную шихту добавляли Pr5O11 в атомном соотношении Y:Pr=20:1. Режимы выращивания и насыщения кислородом кристаллов Y1-zPrzBa2Cu3O7-? были такими же, как и для нелегированных монокристаллов. Как начальне компоненты для выращивания кристаллов использовали соединения Y2O3, BaCO3, CuО и Pr5O11, все марки ОСЧ. Для резистивных исследований отбирали тонкие кристаллы с проникающими ДГ, которые имели участки с однонаправленными ДГ размером 0.5х0.5 мм2. Это позволяло вырезать из таких монокристаллов мостики с однонаправленными ДГ шириной 0.2 мм и расстоянием между потенциальными контактами 0.3 мм. Электросопротивление в ab-плоскости измеряли по стандартной 4-х контактной методике при постоянном токе до 10 мА. Температуру образца определили медь-константановой термопарой .
.1.2 Экспериментальная установка для измерения электросопротивления
Схема установки для измерения температурной зависимости электросопротивления приведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2 Схематическое изображение экспериментальной установки с проточным криостатом для измерения температурной зависимости электросопротивления в интервале температур 77 - 300 К
Установка состоит из транспортного азотного сосуда дьюара 1, миниатюрного проточного азотного криостата 2, измерительного штока 3, вакуумного насоса 2НВР - 5Д (6), вакууметра 5, вентиля тонкой регулировки скорости хладоагента 7, и универсального измерительного комплекса для измерения электросопротивления и температуры 8. Установка позволяла при необходимости проводить измерения в магнитных полях до 4 кЭрст, с использованием электромагнита 4.
Измерение сопротивления проводили на постоянном токе 1 мА при двух направлениях тока. Температуру измеряли медь-константановой термопарой. Напряжение на образце и на образцовом сопротивлении измеряли нановольтметрами В2-38. Данные с вольтметров через интерфейс автоматически передавали на компьютер.
Измерения проводили в режиме дрейфа температуры. Дрейф температуры составлял около 0.1 К/мин при измерениях вблизи Тс, и около 5 К/мин при Т > Тс.
.1.3 Результаты эксперимента и их обсуждение
Температурные зависимости удельного электросопротивления в ab плоскости ?ab(T) кристаллов YBaCuO (К1) и Y1-zPrzBa2Cu3O7-? (К2) показаны на вставке к рис.2.3. Видно, что в обоих случаях зависимости являются металлическими, однако отношение ?ab(300К)/? ab(0K) разное и составляет 40 и 22 для кристаллов К1 и К2, соответственно. При этом значение ?ab(0К) определили интерполяцией линейного по температуре участка (пунктирная линия) зависимости ?ab(T). Удельное электросопротивление в ab-плоскости кристаллов К1 и К2, при комнатной температуре составляло приблизительно 155 и 255 мкОмсм, а их критические температуры - 91.7 и 85.8 К, соответственно. Используя известные литературные данные о зависимости Тс от концентрации празеодима [15] можно сделать вывод, что содержание Pr в кристалле К2 составляет z?0,05. Ширина резистивных переходов кристалла К1 меньше 0,3 К, а кристалла К2 - около 2,5 К.
Как видно из вставки к рис.2.3, при понижении температуры ниже некоторого характерного значения Т* происходит отклонение ?ab(Т) от линейной зависимости, что свидетельствует о появлении некоторой избыточной проводимости, которая, как уже отмечалось выше, обусловлена переходом к псевдощелевому режиму (ПЩ) [6]. Как видно из рис.2.3, для образца с примесью празеодима область линейной зависимости ?ab(Т) значительно расширяется в сравнении с беспримесным кристаллом, а температура Т* смещается в область низких температур более, чем на 30 К. Это, в свою очередь, свидетельствует о соответствующеем сужении температурного интервала существования избыточной проводимости.
Температурная зависимость избыточной проводимости обычно определяется из уравнения ??=?-?0, где ?0=?0-1=(А+ВТ)-1 - проводимость, которая определяется экстраполяцией линейного участка в нулевое значение температуры, а ?=?-1 - экспериментальное значение проводимости в нормальном состоянии. Полученные экспериментальные зависимости ??(Т) представлены на рис. 2.3. Как показал анализ, в достаточно широком температурном интервале эти кривые хорошо описываются экспоненциальной зависимостью вида:
Рис. 2.3 Температурные зависимости избыточной проводимости ??(Т) монокристаллов К1 и К2 - кривые 1 и 2, соответственно. На вставке показаны температурные зависимости электросопротивления ?ab(T) этих же образцов. Ст