Дослідження ВТНП-плівок, Детальна інформація

1.1. Високотемпературні надпровідники.

В даний час до високотемпературних надпровідників ( ВТНП) відносяться з’єднання, які основані на оксидах міді і мають температуру надпровідного переходу в області азотних температур.. Зараз відомо більше двох десятків високотемпературних надпровідників, які є купратами різних металів. По основному металу вони відповідно називаються ітриєвими (наприклад, YBa2Cu3O7-(, Тс(90К ), вісмутовими ( Bi2Sr2CaCu2O8, Тс(95К ), талієвими (Tl2Ba2CaCu2O8, Тс(110К ), ртутними (HgBa2CaCu2O8, Tc(125K ) ВТНП.

Практично всі ВТНП мають слоїсту структуру типу перовскіта з площинами із атомів Cu і O. На рис1.1.1 показана структура типового широко розповсюдженого високотемпературного

-(.

Рис.1.1.1. Кристалографічна структура YBa2Cu3O7-(.

надпровідника - ітриєвого з’єднання YBa2Cu3O7-(.

Результати багаточисленних експерементів підтверджують припущення , що площини з киснем є основним об’єктом в кристалографічній гратці, вони відповідають як за провідність цих оксидних з’єднань, так і за винткнення в них надпровідності при високих температурах.

Високотемпературні надпровідники є типовими представниками надпровідників ІІ роду з дуже великим співвідношенням лондоновської довжини до довжини когерентності - порядку де-кількох сотень. Тому друге критичне поле Нс2 має дуже високе значення. На приклад, у Ві 2212 воно становить примірно 400Тл, а Нс1 рівне де-кільком сотням ерстед ( в залежності від орієнтацій поля відносно кристала ).

В монокристалах високотемпературних надпровідників в магнітних полях, більше Нс1, спостерігається вихрьова структура, подібна тій, що раніше була знайдена в традиційних надпровідниках ІІ роду.

Для більшості ВТНП характерна сильна анізотропія, що призводить до дуже незвичного характеру залежності магнітного момента цих речовин від величини поля у випадку, коли поле нахилено до основних кристалографічних осей. Суть ефекту полягає в тому, що внаслідок значної анізотропії вихрьовим лініям спочатку енергетично вигідно розміщуватись між шарами CuO2 в площині (ab) ( в площині шарів ) і лиш потім, після перевищення де-якого поля, починають пронизувати ab-площини.

З’єднання

ТС, К Кількість

CuO-шарів

(a,b, нм

((, нм

( a,b, нм

(((, нм

La1.85Sr0.15CuO4 40 1 80 430 3,7 0,7

YBa2Cu3O7 95 2 27 180 3,1 0,4

Bi2Sr2CaCu2O8 95 2 25 500 3,8-1,8 0,2

Bi2Sr2Ca2Cu3O10 115 3 <25 >500 3,0 <0,2



Таб.1.1.1. Параметри ВТНП-матеріалів

Із-за малої довжини когерентності ((( 1-30 )( вихрі слабо закріплені на дефектах зразка і можуть легко переміщатися по ньому як і при пропусканні через зразок струму, так і при наявності градієнта температури. Рис.1.1.2 служить якісною ілюстрацією механізма руху вихрів. Потенціальний рельєф для вихрів у зразку визначає силу пінінга (рис.1.1.2 а).







Рис.1.1.2. Схематичне зображення потенціального рельєфу, який призводить до пінінгу і його зміна при протіканні струму через зразок.

Якщо через зразок пропускати струм, то із-за сили Лоренца [ J(B ], яка діє на вихрі потенціальний рельєф зміниться (рис.1.1.2 б і в). При критичному струмові Jc всі вихві починають вільно рухатись по зразку, тобто пінінг в цьому випадку відсутній. Однак при кінечній температурі існує ймовірність руху вихрів і при J< Jc. Дійсно, ймовірність проникнення вихрів через бар’єр висотою U

W = W0 exp ( -U / kT ). (1.1.1)