курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
А.Б.Муравьев, А.А.Скутин, К.К.Югай, К.Н.Югай, Г.М.Серопян, С.А.Сычев, Омский государственный университет, кафедра общей физики
Как известно, только определенные виды материалов могут быть применены в качестве подложек для выращивания высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) пленок, в частности, YBaCuO пленок. Причина такого ограничения заключается в высокой химической активности соединения YBaCuO, а также в том, что сверхпроводящие свойства весьма чувствительны к значениям параметров кристаллической решетки. Тем не менее, количество материалов, пригодных для выращивания качественных ВТСП пленок, постоянно увеличивается, что позволяет расширять область применения ВТСП пленок как основы для сверхпроводящей электроники. Одновременно с этим необходимо использование более дешевых подложек, чем, например, SrTiO3 (100), а также подложек с определенными физическими свойствами. Эта проблема во многих случаях решается использованием буферных слоев из различных материалов. Так, сильное химическое взаимодействие полупроводниковых материалов с YBaCuO не позволяет получать сверхпроводящие пленки на кремниевых подложках. В работе [1] такая задача успешно решена при помощи использования различных буферных слоев, например CaF2 и BaF2. Большая химическая стабильность золота к соединению YBaCuO [2-4] послужила причиной исследования возможности применения Au в качестве буферных слоев. Это позволило бы решить многие проблемы, связанные с созданием надежного электрического контакта к весьма чувствительным к термическим и вакуумным воздействиям YBaCuO пленкам. Еще одно важное применение золотых пленок может быть связано с формированием различных многослойных структур типа SNS, где S - сверхпроводник, а N - прослойка из нормального металла.
Пленки из золота были выращены на монокристаллических подложках SrTiO3 (100) методом лазерной абляции со следующими значениями параметров лазерного излучения: длина волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса 20 нс, частота повторения импульсов 12 Гц. Температура подложки при выращивании золотой пленки составляла 350oC, в камере поддерживался вакуум при торр, расстояние золотая мишень - подложка составляло 3 см, время напыления - 10 мин, что соответствовало толщине пленок нм. Золото напылялось на часть подложки, другая часть прикрывалась маской, которая удалялась при напылении YBaCuO пленки. Источником лазерного излучения служил импульсный лазер ЛТИ-403 с Nd:YAG стержнем. Плотность мощности излучения на по-
Таблица 1
YBaCuO/SrTiO3 YBaCuO/Au/SrTiO3 | ||||||
N |
А/см2 |
А/см2 |
||||
1 | 91.1 | 3.6 | 89.8 | 1,0 | ||
2 | 91.0 | 1.2 | 89.0 | 2.8 | ||
3 | 89.4 | 2.0 | 88.6 | 2.0 | ||
4 | 89.0 | 2.2 | 88.6 | 3.0 |
Таблица 2
YBaCuO/SrTiO3 YBaCuO/Au/SrTiO3 | ||||||
n |
А/см2 |
А/см2 |
||||
0 | 89.0 | 2.2 | 88.6 | 3.0 | ||
20 | 89.2 | 2.2 | 87.4 | 3.2 | ||
30 | 89.2 | 2.4 | 87.0 | 3.6 | ||
40 | 89.2 | 2.4 | 86.6 | 3.4 | ||
50 | 89.2 | 2.6 | 87.0 | 3.8 | ||
60 | 89.0 | 2.4 | 86.6 | 4.0 | ||
70 | 89.0 | 2.4 | 87.4 | 4.4 | ||
80 | 88.6 | 2.6 | 89.0 | 4.4 | ||
100 | 89.0 | 2.8 | 88.4 | 4.4 | ||
140 | 88.8 | 2.8 | 88.2 | 5.2 | ||
200 | 88.6 | 3.0 | 88.6 | 8.4 |
* - значение Jc ниже уровня чувствительности измерительной аппаратуры.
верхности мишени составляла Вт/см2. Затем, на Au/SrTiO3 подложке по методике, описанной в работе [5], выращивалась YBaCuO пленка. Измерения сверхпроводящих параметров ( и Jc) проводились по четырехзондовой методике. Значению критического тока соответствовало возникновение на вольт-амперной характеристике напряжения в 1 мкм.
Следует отметить, что подслой из золота наносился лишь на половине SrTiO3 подложки для того, чтобы сравнивать свойства YBaCuO/Au/SrTiO3 и YBaCuO/SrTiO3 пленок. Как оказалось, YBaCuO/Au/SrTiO3 пленки имеют сверхпроводящие свойства. Более того, значения сверхпроводящих параметров оказались достаточно высокими. В табл. 1 приведены значения СП параметров критической температуры Tc, ширины перехода и плотности критического тока Jc для YBaCuO/Au/SrTiO3 и YBaCuO/SrTiO3 пленок. Как видно, значения критических температур Tc для YBaCuO/Au/SrTiO3 пленок чуть меньше, чем для YBaCuO/SrTiO3 пленок (отличие составляет ), хотя значение ширины перехода для YBaCuO/Au/SrTiO3 не коррелирует со значением для YBaCuO/SrTiO3 и может быть даже существенно меньше (образец 1 в табл. 1). Самый неожиданный результат связан с исследованиями критической плотности тока Jc. Высокие значения Jc для YBaCuO/Au/SrTiO3 пленок, достигающих значений порядка 106 А/см2, указывают на следующее важное обстоятельство: формирование YBaCuO пленки на подложке Au/SrTiO3 не является результатом простого механического переноса вещества YBaCuO мишени, а представляет собой эпитаксиальный рост. Очевидно, что условием эпитаксиального роста YBaCuO пленки является эпитаксиальный рост самой золотой пленки. В связи с этим необходимо проведение дополнительных исследований, связанных с выявлением зависимости значений СП параметров YBaCuO пленок от толщины золотого подслоя.
Для образца 4 были проведены исследования на устойчивость к деградаци при термоциклировании по следующей методике: образец охлаждался до со скоростью град/с в жидком азоте, затем нагревался со скоростью град/с до комнатной температуры. нагревание производилось на воздухе при нормальных условиях, что способствует процессу деградации СП параметров YBaCuO пленок. В табл. 2 сведены значения и Jc при различном числе термоциклов n. Как видно, критическая температура начала перехода Tc мало зависит от числа термоциклов n для обоих видов пленок, хотя наблюдается существенное уширение для YBaCuO/Au/SrTiO3, тогда как для YBaCuO/SrTiO3 меняется незначительно.
На зависимостях Jc (n) для обеих пленок наблюдается эффект возрастания критического тока, и значения Jc при n=140 уменьшаются примерно в два раза. При n > 140 значение Jc меняется незначительно для YBaCuO/SrTiO3 пленок, тогда как для пленок YBaCuO/Au/SrTiO3 происходит резкое падение Jc более, чем на два порядка. Из результатов данных исследований видно, что YBaCuO/Au/SrTiO3 пленки проявляют достаточную устойчивость к деградации и при n более 140.
В заключение отметим, что по результатам исследований можно говорить о возможности использования золотых пленок в качестве буферных слоев для выращивания высококачественных YBaCuO пленок, значения СП параметров которых могут быть: , , Jc > 106 А/см2. Полученные на золоте сверхпроводящие пленки проявляют стабильность к деградации при термоциклировании, что важно для технических приложений.
Берт Н.А., Карманенко С.Ф., Конников С.Г. и др. //СФХТ. 1991. N4. С.756.
Williams R.S., Chaudhury S. //Chemistry of HTSQ 2. Washington: American Chemical Society. 1988. Ch. 22.
Куприянов М.Ю., Лихарев К.К. // УФН. 1989. Т.160. В.5. С.49.
Gavaler J.R. et al. //IEEE Trans. Magn. 1989. V.25. P.803.
Югай К.Н., Скутин А.А., Серопян Г.М. и др. //СФХТ. 1994. Т.7,N.6. С.1026.
Анализ стробоскопического преобразователя частоты
Исследование решений одной системы интегро-дифференциальных уравнений, возникающей в моделях динамики популяций
Алгоритмы декомпозиции и перебора L-классов для решения некоторых задач размещения
Линейные симметрии многогранника паросочетанийи автоморфизмы графа
Хроногеометрия несвязных гранично однородных порядков в аффинном пространстве
Замкнутые инвариантные пространства функций на кватернионных сферах
Электронные учебники
Гистерезис полевой зависимости сигнала электрооптического светорассеяния в аэрозолях
Низкочастотные колебательные моды в суперионном проводнике CU2-*SE
Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.