Расплавные методы получения y-втсп

А.А. Великосельская, студент гр. НТ-111, О.В. Калядин, В.Е. Милошенко,

А.В. Сергеев, аспирант, С.М. Уколова, студент гр. НТ-111

Кафедра физики твердого тела

Расплавные методы позволяют получить образцы ВТСП с высокой критической плотностью тока, хорошей воспроизводимостью электрических и магнитных свойств.

Все технологии, основанные на процессе плавления и используемые для изготовления крупнозернистых керамик Y-Ba-Cu-O, характеризуются перитектической реакцией при Т_р=1015⁰С, вследствие которой образуется фаза 123 из фазы 211 и жидкой компоненты:

Y₂BaCuO₅ + 3BaCuO₂ + 2CuO → 2YBa₂Cu₃O_6.5

Рис.1. Фазовая диаграмма создания YBCO керамики	Рис.2. Температурный режим процесса MTG

(фаза 211) (жидкая фаза) (фаза 123)

Фазовая диаграмма, показывающая перитектическое превращение, представлена на рис. 1. Фаза 211 и жидкость могут быть созданы быстрым нагреванием предварительно спеченной заготовки до температуры, заметно превышающей Т_р. Тогда фаза 123 формируется при остывании частично расплавленного материала YBCO с малой скоростью через точку Т_р. При этом к фазе 123 добавляют до 30% молевого объема частиц 211 до начала процесса плавления с целью создания локальных центров пиннинга и предотвращения потери жидкости при плавлении.

Были предложены следующие методы кристаллизации из расплава: 1) текстурированный рост сверхпроводящей фазы из расплава (Melt-Textured-Growth-MTG), где в качестве исходного прекурсора используется керамика 123; 2) жидкофазная технология (Liquid-Phase-Processing - LPP), основанная на уменьшении продолжительности обработки образцов при максимальных температурах с целью предотвращения нежелательного роста частиц 211, интенсивно протекающего выше перитектической температуры.

Температурный режим для классического процесса MTG показан на рис. 2. Здесь частичное плавление предварительно спеченной керамики YBCO происходит в температурном интервале 1100-1200 °С, что практически сохраняет геометрию прекурсорного образца. На заключительной стадии производится очень медленное остывание (1-2 °С/ч) в атмосфере кислорода и наличия градиента температуры. В результате получаются образцы YBCO керамики с ориентированной структурой, обладающие высокой плотностью тока.

Таким образом, в настоящее время одними из перспективных методов являются методы синтеза основанные на получении текстурированных образцов сверхпроводящей керамики. Основным преимуществом данного метода является возможность получать образцы с максимальной плотностью транспортного тока.

Литература

1. Наринов И.А. Микроструктура и свойства высокотемпературных сверхпроводников. М. Наука. 2004.154 с.

УДК 537.621.2

Малые значения магнитосопротивления композитов Nix(NbmOn)100-X

Е.О. Буловацкая, студент гр. ПФм-131, А.А. Гребенников, О.В. Стогней

Кафедра физики твердого тела ВГТУ

Приведены результаты исследования магниторезистивных свойств гранулированных нанокомпозитов Ni_x(Nb_mO_n)_100-x в интервале концентраций х: 6-53 ат.%. Образцы получены методом ионно-лучевого распыления составных мишеней и последующего осаждения компонент на ситалловые подложки. Химический состав пленок был определен рентгеновским электронно-зондовым микроанализом. Магниторезистивный эффект в пленках Ni_x(Nb_mO_n)_100-x исследовался потенциометрическим методом по двухзондовой схеме при 23 ^оС.

Качественно концентрационная зависимость магнитосопротивления (МС) образцов Ni_x(Nb_mO_n)_100-x характерна для композитов металл-диэлектрик (рисунок). Однако абсолютные значения МС не типичны для гранулированных систем на основе никеля. Известно, что величина магнитосопротивления в композитах металл-диэлектрик с металлической фазой Ni составляет 0,5-1 % (такие значения наблюдаются вблизи порога перколяции в системах Ni-SiO₂, Ni-MgO), тогда как в исследованной системе оно не превышает 0,03%.

Концентрационная зависимость магнитосопротивления пленок Ni_x(Nb_mO_n)_100-x

Столь малые значения МС обусловлены высокой дефектностью диэлектрического барьера, который преодолевают электроны в процессе туннелирования между гранулами. В исследуемой системе высокая прозрачность барьера предположительно обусловлена значительным недостатком кислорода в оксиде ниобия и, как следствие, наличием в диэлектрике большого количества дефектов. Согласно моделям [1-2], описывающим процесс туннелирования электронов между ферромагнитными электродами через потенциальный барьер, величина МС зависит от поляризации ферромагнитных частиц, угла между магнитными моментами электродов и ширины барьера. Кроме того в [3] показано, что высокая дефектность барьера снижает МС. Поляризация частиц в композитах с металлической фазой Ni одинакова и не зависит от элементного состава диэлектрика. Ширина барьера в образцах определяется концентрацией металла и также не зависит от типа диэлектрика. Угол между магнитными моментами гранул определяется внешним магнитным полем. Таким образом, различие в величине МС в нанокомпозитах с одинаковой металлической, но разной диэлектрической фазами связано с разной дефектностью диэлектрического барьера.

Литература

1. Slonczewski J.C. Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by a tunneling barrier // Phys. Rev. B. – 1989. – V.39. – P. 6995-7002.

2. Moodera J.S., Mathon G. Spin polarized tunneling in ferromagnetic junctions // JMMM. – 1999. – V. 200. – P. 248-273.

3. Луцев Л.В. Электронный транспорт в магнитном поле в гранулированных пленках аморфной двуокиси кремния с ферромагнитными наночастицами / Л.В. Луцев, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней // ФТТ. – 2002. – Т. 44. – С. 1802-1818.

УДК 372.8