Дослідження ВТНП-плівок, Детальна інформація
Дослідження ВТНП-плівок
При наявності струму
U = U0 ( 1 - J / Jc ), (1.1.2)
і тому
(1.1.3)
Вирішуючи цей вираз відносно J, отримуємо
. (1.1.4)
Таким чином, якщо в надпровіднику ІІ роду з пінінгом можливий надпровідний струм, то він буде затухати з часом. В традиційних надпровідниках U0/kT велике, і цей ефект практично відсутній. В ВТНП величина U0/kT(0,1, і рух вихрів легко спостерігати.
Перші ВТНП були отримані спіканням відповідних хімічних елементів з послідуючим відпалом в атмосфері кисня. В результаті отримується керамічний сплав, який складається з спечених гранул. Тому такі ВТНП називають керамічними або гранулярними. Характерний розмір складає біля 10 мкм. Перші експеременти проводились саме на таких керамічних зразках, і лише потім навчилися вирощувати монокристалічні зразки, що до цього є досить важкою технологічною задачою. Гранулярні надпровідники представляють собою середовище з слабкими джозефсоновськими зв’язками, які визначають незвичайні його електродинамічні властивості.
1.2. НВЧ властивості плівок ВТНП.
Основою феноменологічної моделі, котра широко застосовується при розрахунках поверхневого опору на НВЧ, є двухрідинна модель надпровідника. В рамках цієї моделі зв’язок струму і поля має вигляд
(1.2.1)
де
(1.2.2)
nN i nS - концентрація носіїв при Т
Для полів, які міняються по гармонічному закону, використання рівнянь Максвела разом з (1.2.1-1.2.2) дозволяє ввести ефективну діелектричну проникність середовища
. (1.2.3)
.
Підставляючи сюди замість (0 співвідношення (1.2.3) для (eff і опускаючи в ньому член, який містить ((, отримаємо
, (1.2.4)
де
. (1.2.5)
Величина ( має зміст комплексної глибини проникнення, а (N - скінової глибини, яка пов’язана з наявністю носіїв у вільному стані. Замітимо, що побудована модель справедлива в області частот (<(кр, де - критична частота, яка визначається співвідношенням h(кр=2(. Тут 2( - енергія носіїв заряда, які знаходяться в s-стані. Для ВТНП-матеріалів (кр=1013(1014 с-1 і лежить значно вище частот НВЧ-діапазону.
Приведені співвідношення дають повну характеристику двохрідинної моделі надпровідника з точки зору макроскопічної електродинаміки. Від фізики надпровідності вимагається вказати температурні залежності величин (N і (L.
Нажаль, в наш час не існує ні строгих теоретичних доведень, ні надійних експерементальних даних відносно цих параметрів. Допустимо, що носії заряду в ВТНП-матеріалів підчиняються статистиці Бозе, можуть бути описані моделлю ідеального бозе - газу і при Т=Тс випробовують бозе - конденсацію. При цьому
(1.2.6)
де t=T/Tc; (=3/2. Правомірність прийнятого закону зміни від температури провірялось шляхом співставлення з експерементальними даними і значення (=3/2 не протирічить результатам експерементів відносно температурної залежності R [ 12 ].
Положемо далі, що залежність (N(t) має вигляд [ 13 ]:
При t>1 вираз (1.2.7) відповідає багатократно експерементально підтвердженому факту лінійної залежності питомого опору ВТНП-матеріалів від температури. На основі (1.2.2, 1.2.6 і 1.2.7) можна зробити висновок, що
(N(t)=t1/2, t<1
U = U0 ( 1 - J / Jc ), (1.1.2)
і тому
(1.1.3)
Вирішуючи цей вираз відносно J, отримуємо
. (1.1.4)
Таким чином, якщо в надпровіднику ІІ роду з пінінгом можливий надпровідний струм, то він буде затухати з часом. В традиційних надпровідниках U0/kT велике, і цей ефект практично відсутній. В ВТНП величина U0/kT(0,1, і рух вихрів легко спостерігати.
Перші ВТНП були отримані спіканням відповідних хімічних елементів з послідуючим відпалом в атмосфері кисня. В результаті отримується керамічний сплав, який складається з спечених гранул. Тому такі ВТНП називають керамічними або гранулярними. Характерний розмір складає біля 10 мкм. Перші експеременти проводились саме на таких керамічних зразках, і лише потім навчилися вирощувати монокристалічні зразки, що до цього є досить важкою технологічною задачою. Гранулярні надпровідники представляють собою середовище з слабкими джозефсоновськими зв’язками, які визначають незвичайні його електродинамічні властивості.
1.2. НВЧ властивості плівок ВТНП.
Основою феноменологічної моделі, котра широко застосовується при розрахунках поверхневого опору на НВЧ, є двухрідинна модель надпровідника. В рамках цієї моделі зв’язок струму і поля має вигляд
(1.2.1)
де
(1.2.2)
nN i nS - концентрація носіїв при Т
Для полів, які міняються по гармонічному закону, використання рівнянь Максвела разом з (1.2.1-1.2.2) дозволяє ввести ефективну діелектричну проникність середовища
. (1.2.3)
.
Підставляючи сюди замість (0 співвідношення (1.2.3) для (eff і опускаючи в ньому член, який містить ((, отримаємо
, (1.2.4)
де
. (1.2.5)
Величина ( має зміст комплексної глибини проникнення, а (N - скінової глибини, яка пов’язана з наявністю носіїв у вільному стані. Замітимо, що побудована модель справедлива в області частот (<(кр, де - критична частота, яка визначається співвідношенням h(кр=2(. Тут 2( - енергія носіїв заряда, які знаходяться в s-стані. Для ВТНП-матеріалів (кр=1013(1014 с-1 і лежить значно вище частот НВЧ-діапазону.
Приведені співвідношення дають повну характеристику двохрідинної моделі надпровідника з точки зору макроскопічної електродинаміки. Від фізики надпровідності вимагається вказати температурні залежності величин (N і (L.
Нажаль, в наш час не існує ні строгих теоретичних доведень, ні надійних експерементальних даних відносно цих параметрів. Допустимо, що носії заряду в ВТНП-матеріалів підчиняються статистиці Бозе, можуть бути описані моделлю ідеального бозе - газу і при Т=Тс випробовують бозе - конденсацію. При цьому
(1.2.6)
де t=T/Tc; (=3/2. Правомірність прийнятого закону зміни від температури провірялось шляхом співставлення з експерементальними даними і значення (=3/2 не протирічить результатам експерементів відносно температурної залежності R [ 12 ].
Положемо далі, що залежність (N(t) має вигляд [ 13 ]:
При t>1 вираз (1.2.7) відповідає багатократно експерементально підтвердженому факту лінійної залежності питомого опору ВТНП-матеріалів від температури. На основі (1.2.2, 1.2.6 і 1.2.7) можна зробити висновок, що
(N(t)=t1/2, t<1
The online video editor trusted by teams to make professional video in
minutes
© Referats, Inc · All rights reserved 2021