Удк 538. 945(06)+539. 2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур

Вид материала

Документы

Содержание T107 K сопротивление образца практически не меняется от значения I

Подобный материал:

• Удк 538. 945(06)+539. 2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур, 33kb.
• Удк 538. 945(06)+539. 2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур, 30.31kb.
• Удк 539. 3: 539. 4 Построение модели роста усталостной трещины по классической и оригинальной, 64.83kb.
• Программа курса лекций (4 курс, 8 сем., 32 ч., экзамен) Доцент Батыев Эдуард Газизович, 26.27kb.
• Магистерской программы «Физика наноструктур и наносистем» по направлению 011200., 52.19kb.
• «физиКА, технология, моделирование наноструктур и сверхпроводников», 101.21kb.
• Что такое сверхпроводимость, 73.86kb.
• Рабочая программа дисциплины «Физика низкоразмерных структур», 49.43kb.
• Public Affairs Center: (095) 945-69-48 Fax: (095) 945-78-99 семинар, 11.51kb.
• Удк 539. 213 Влияние размерного несоответствия компонентов на формирование структуры, 261.5kb.

Б.П. МИХАЙЛОВ, И.А. РУДНЕВ¹, Л.П. ИЧКИТИДЗЕ², А.Б. МИХАЙЛОВА, А.А. ТИМОФЕЕВ¹,

А.Р. КАДЫРБАЕВ, В.Ф. ШАМРАЙ

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва

² Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

³Московский институт электронной техники (технический университет)


СТРУКТУРНЫЕ ТРАНСФОРМАЦИИ BI-ВТСП ПОРОШКОВ, ПРОКАТАННЫХ НА ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПОДЛОЖКАХ


Принципиальная важность текстурного фактора для повышения токонесущей способности проводников на основе ВТСП - соединений (Y-123, Bi-2223, Bi-2212 и др.) известна. Для создания благоприятной текстуры используют различные методы, например, направленную кристаллизацию [1], осаждение эпитаксиальных пленок на текстурированных подложках [2], а также деформацию различными способами в том числе при различных температурах [3]. Основная цель текстурирования заключается в создании на поверхности ленты параллельной ориентации базисных плоскостей зерен, для которых токонесущая способность наиболее высокая.


В докладе представлены результаты исследований влияния холодной прокатки порошка соединения (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ дисперсностью (3 - 5 мкм) на подложках из чистого олова, алюминия, серебра и меди. Установлена возможность получения высокоплотных покрытий толщиной до 5-10 мкм и менее с острой базисной текстурой перпендикулярно направлению прокатки. Степень тестурированности прокатанных покрытий зависит от твердости (модуля упругости) использованных подложек, а также от степени холодной деформации и толщины прокатанного слоя. На подложках из олова, алюминия и серебра (в отличие от меди), не испытывающих заметного деформационного упрочнения в процессе прокатки, не установлено случаев отслоения покрытия от подложки вплоть до толщин 5-10 мкм. На медной подложке, заметно упрочняемой в процессе холодной прокатки, Bi-ВТСП слой, как правило, при толщинах менее 10 мкм отслаивается в виде отдельных плоских фрагментов. Структура поверхности ВТСП-слоя (фазы 2223), прилегающая непосредственно к твердосплавным валкам, как правило, более плотная и гладкая, в отличие от поверхности, находящиеся в контакте с подложками (Ag, Al, Sn, Cu). По мере утонения ВТСП-покрытия до нескольких микрон ее поверхность с обеих сторон становится более плотной и гладкой. При использовании в процессе прокатки полированных пластин из тугоплавких металлов (Та, Мо), покрывающих порошок на поверхности ленты, плотность покрытия может достигать 95-98 %.

Рентгеноструктурный анализ серии покрытий из Bi-2223, полученных методом холодной прокатки на фольгах из серебра, алюминия и олова, указывают на идентичность структур поверхности покрытий и на наличие острой базисной текстуры в направлении (001). Сравнение интенсивности рефлексов на рентгенограмме чистого непрокатанного порошка Bi-2223 и на рентгенограммах прокатанных покрытий показывает наличие текстурированности материала покрытий практически на всех указанных подложках (серебре, олове, меди и алюминии), (К= (I₀₀₁₀/I₁₁₅)_п/( I₀₀₁₀/I₁₁₅)_ч.п.  27,5). Распределение полюсной плотности и полюсная фигура {0024} образца покрытия Bi-2223, прокатанного на оловянной подложке представленные соответственно на рис.1 и 2, также указывают на формирование выраженной базисной текстуры.


Рис. 1. Распределение полюсной плотности на полюсной фигуре {0024}

образца покрытия из порошка Bi-2223, прокатанного на оловянной подложке


Угол, характеризующий разброс зерен по ориентировкам вокруг направления [00l], оценка которого выполнена из величины ПШПВ базисного рефлекса на полюсной фигуре (0024) составляет величину 12º. Наличие такой текстуры, очевидно, должно способствовать значительному повышению токонесущей способности полученных холодной прокаткой лент, по сравнению с поликристаллическими материалами, где зерна хаотически распределены по ориентировкам и, в частности, заметно увеличить плотность критического тока.




Рис. 2. Полюсная фигура {0024} образца покрытия из порошка Bi-2223,

прокатанного на оловянной подложке


Электрофизические параметры измерялись четырех зондовым методом. Резистивный переход из сверхпроводящего в нормальное состояние записан путем измерения сопротивления R при увеличении температуры T со средней скоростью 10^-2 K/s и при различных значениях плотности измерительного тока J, внешнего магнитного поля B₀, угла  между векторами B₀ и нормалью к плоскости ВТСП слоя. При этом всегда выполнялось условие B₀I, где I –измерительный ток, который течет параллельно длине l ВТСП слоя. Критический током I_с считалось то значение I, когда на образце фиксировалось электрическое поле 10 mkV/cm. Плотность критического тока определялась как J_с= I_с/(w d).

Результаты измерения Т_с ВТСП покрытия на подложке из серебра показывают на кривых 2 участка: при высоких температурах T107 K сопротивление образца практически не меняется от значения I, а при T107 K величина R значительно зависит от I. Полагаем, что последний случай связан с резистивностью на границах между гранулами, на которых образуются джозефсоновские переходы. Для них характерны расширенные R(T) переходы и низкие значения J_с, что наблюдалось в данном эксперименте: ширина перехода T ~ 17 K и J_с~6 A/cm² при B₀=0 и T77 K.

Следует обратить внимание на то, что в широких (wd, w, где ~0.2 mkm - лондоновская глубина проникновения магнитного поля) пленках (слоях) сверхпроводников транспортный ток неоднородно распределяется по сечению и следствием этого величина J_с зависит от геометрических размеров образца. В частности, для джозефсоновской среды, т.е. для ВТСП керамических образцов J_с~w^-(0.51) [3-6], а для однородных сверхпроводящих образцов, т.е. при отсутствии джозефсоновской среды (монокристаллы, текстурированные образцы) J_с~w^-0.5. Следовательно, в узких слоях, например, w~6 mkm, величина J_с должна увеличиваться на несколько порядков относительно того значения, что было зафиксировано (J_с~6 A/cm²) для образца шириной ~6 mm.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-03-32720) и Постановления Президиума РАН (П 9).


Список литературы

1. Salama K., Selvamanicam V., Gao L., San K. High Current Density in Balk YBa₂Cu₃O_7-x Superconductors // Apll. Phys.Lett., 1989, V.54, №23, Р.2352-2354.
   
2. Гапонов С.В., Гарин Ф.В., Голубев В.Н. // ЖЭТФ, 1989, Т.95, С.1086.
   
3. Михайлов Б.П., Кадырбаев А.Р., Бабарэко А.А. и др. Исследование текстуры и сверхпроводящих свойств ВТСП - лент, полученных прокаткой висмутсодержащих соединений с фазами 2212 и 2223 // ФИХОМ, 1995, №5, С.15-19.
   
4. L.P. Ichkitidze. Resistive film sensor of a weak magnetic field based on the (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x HTS ceramics // Physica C., 2006. V. 435. P. 140-143.
   
5. L.P. Ichkitidze. Weak magnetic field superconductor resistive sensors in comparison with semiconductor and magnetoresistive sensors // Physica C, 2007. V. 460-462, Part 2. P. 781-782.
   
6. Н.А. Боголюбов. Транспортный критический ток гранулярных высокотемпературных сверхпроводников // Физ. низк. темпер., 1999. Т. 25, №12. С. 1243-1250.