ДОКЛАД
ПО
ФИЗИКЕ
НА
ТЕМУ:
«СВЕРХПРОВОДНИКИ»
Выполнил
ученик 10«А»
класса
Школы№528
ЦАО города
МОСКВЫ
Саная
А. Г.
МОСКВА 14.03.1999
год
Сверхтонкие
YBCO пленки с Тс
выше 77К
Сверхтонкие
(< 10нм) ВТСП пленки
представляют
интерес как
для физических
исследований,
так и для практического
использования,
в частности
в СВЧ-электронике:
джозефсоновские
переходы, полевые
приборы, нелинейные
элементы
микроволновых
схем, инфракрасные
детекторы и
т.п.
Однако критическая
температура
Тс
пленок YBCO резко
снижается при
уменьшении
толщины ниже
10нм. Ответственность
за это несут
как фундаментальные
механизмы
(переход Костерлитца
- Таулесса, передача
заряда подвижных
носителей через
интерфейс), так
и чисто технологические
причины –
рассогласование
параметров
решетки подложки
и растущей
пленки. Стандартный
прием улучшения
сверхпроводящих
свойств сверхтонких
пленок – использование
буферного слоя
между подложкой
и пленкой; при
этом материал
буферного слоя
должен иметь
неметаллические
свойства и
максимально
близкие к YBCO
параметры
решетки. Лучшим
буферным материалом
для YBCO оказался
PrBa2Cu3O7
(PBCO); его использование
существенно
повысило значение
Тс,
но важный рубеж
в 77К так и не был
перейден.
Для улучшения
сверхпроводящих
свойств сверхтонких
YBCO пленок в отделе
член-корр. РАН
Игоря Всеволодовича
Грехова (ФТИ
им. Иоффе РАН)
предложили
принципиально
новую структуру
буферного слоя
– композитный
диэлектрик,
состоящий из
кристаллитов
изолятора
YBa2NbO6
(YBNO) и сверхпроводника
(YBCO). Такой слой
можно приготовить
методом лазерного
распыления
мишени, синтезированной
из окислов Y,
Ba, Cu, Nb. Пленка буферного
слоя с типичной
толщиной ~ 30нм
формируется
на подложке
SrTiO3.
Дифракционные
рентгеновские
спектры показывают,
что буферная
пленка состоит
из смеси фаз
YBCO (с пониженным
содержанием
кислорода) и
YBNO, имеющей кубическую
структуру в
постоянной
решетки a=0.84нм.
Характерный
размер гранул
- 100-500нм.
Исследования
ранних стадий
роста пленок
с помощью
атомно-силового
микроскопа
показали, что
фаза YBCO в буферном
слое демонстрирует
3-D островковый
рост, а фаза
YBNO формирует
ровное плато.
Обе фазы сосуществуют
бок о бок, и вблизи
границы раздела
фаз на диэлектрическом
плато YBNO всегда
присутствует
некоторое
количество
2-D зародышей
YBCO, которые могут
являться центрами
зародышеобразования
нового молекулярного
слоя YBCO при осаждении
YBCO на YBaCuNbO буферный
слой.
Сверхтонкие
пленки YBCO, осажденные
непосредственно
на подложку
SrTiO3,
формируются
путем двумерного
зародышеобразования
с последующим
ростом в плоскости
a-b. В то
же время как
механизмом
роста сверхтонких
пленок YBCO на
YBaCuNbO буферном
слое является
локальное
распространение
ступеней. В
результате
сверхтонкие
пленки YBCO, осажденные
на SrTiO3
подложку и на
YBaCuNbO буферный
слой, имеют
разную морфологию
поверхности.
Авторы считают,
что именно
механизм роста
путем локального
распространения
ступеней позволяет
улучшить совершенство
кристаллической
структуры
сверхтонкой
YBCO и увеличить
критическую
температуру.
Применение
принципиально
нового буферного
слоя позволило
поднять Тс
с 68К до 80К (в
пленке толщиной
в 3 ячейки) и до
86К (в пленке
толщиной в 4
ячейки). Это
пока лучший
в мире результат
для пленок YBCO
такой толщины.
Библиография
Physica C, 1997, 276,
с.18
Proc.MRS 1998 Fall Meeting, Boston, USA
Контакты
сверхпроводника
с ферромагнетиком
Исследование
процессов на
границе сверхпроводника
с ферромагнитным
металлом привело
к необычным
результатам:
немонотонная
зависимость
сверхпроводящей
критической
температуры
многослойных
структур
ферромагнетик
(F) - сверхпроводник
(S), нетривиальное
поведение
магнитосопротивления
SFS структур
и подавление
сверхпроводящих
свойств в результате
спин-поляризованной
инжекции.
В конце 1998 -
начале 1999 года
появился ряд
новых интригующих
публикаций.
Так, в работе
экспериментально
исследовались
тонкопленочные
наноструктуры,
образованные
кобальтом или
никелем со
свинцом. Основная
идея заключается
в том, что андреевское
отражение на
FS границе
очень чувствительно
к поляризации
электронов
проводимости
в ферромагнетике.
Действительно,
согласно стонеровской
зонной модели
ферромагнетизм
в металлах
обусловлен
различным
заполнением
подзон, образуемых
электронами
с противоположными
направлениями
спинов. В то же
время для прохождения
электрона из
нормальной
обкладки в
сверхпроводящую
“подлетающий”
к NS границе
электрон должен
захватить с
собой другой
электрон с
противоположным
импульсом и
спином, чтобы
образовать
в сверхпроводнике
куперовскую
пару (на языке
андреевского
отражения это
означает, что
электронное
состояние
рассеивается
в дырочное с
противоположным
спином и импульсом,
практически
совпадающим
с импульсом
исходного
электрона).
Однако, если
“подлетающий”
электрон принадлежит,
например, к
доминирующей
подзоне ферромагнетика,
то у него могут
возникнуть
проблемы с
поиском партнера,
так как плотность
электронов
на поверхности
Ферми для другой
подзоны (с
противоположным
спином) заметно
меньше. В результате
андреевское
рассеяние
должно подавляться
в ферромагнитных
металлах вплоть
до полного
исчезновения,
если мы имеем
дело со 100% поляризованной
зонной структурой.
Именно явление
подавления
андреевского
отражения в
NS контактах
при замене
обычного нормального
металла на
ферромагнетик
и было подтверждено
данными авторов.
В другой экспериментальной
работе изучен
собственно
эффект близости,
т.е. проникновение
сверхпроводящих
свойств вглубь
ферромагнетика.
Как известно,
в грязном пределе
энергетической
характеристикой,
определяющей
эффект близости,
является величина,
равная h D/L
, где D -
коэффициент
диффузии, а L
- размер образца.
Верно и обратное
утверждение:
расстояние,
на которое
проникает
сверхпроводимость,
по порядку
величины равно
O h D/E, здесь
E – это
характерная
энергия, определяющая
подавление
сверхпроводящего
спаривания
в нормальном
материале. В
случае ферромагнетика
в качестве E
следует взять
энергию обменного
взаимодействия,
которую в свою
очередь можно
положить равной
температуре
Кюри. Так вот,
выполненная
таким образом
оценка дала
для контакта
кобальта со
сверхпроводящим
алюминием очень
заниженные
результаты,
т.е. реальная
длина затухания
сверхпроводящих
свойств в кобальте
оказалась
намного больше
теоретически
предсказанной.
Упомянем
еще теоретические
расчеты проводимости
мезоскопических
FS структур,
выполненные
R. Seviour и C. J. Lambert из Великобритани
совместно с
А. Ф. Волковым
из ИРЭ, а также
I. Zutic и O. T. Valls из США.
Ими предсказано
немонотонное
поведение
дифференциальной
проводимости
как функции
напряжения
при напряжениях,
отвечающих
зеемановскому
расщеплению,
в районе нулевых
смещений и пр.
И, наконец,
остановимся
на цикле работ
T. W. Clinton и M. Johnson из Naval Research
Laboratory (Washington), которые
предложили
управляемый
джозефсоновский
элемент на
основе простой
двуслойной
геометрии, где
тонкая ферромагнитная
пленка локально
подавляет своим
магнитным полем
сверхпроводимость
в полоске, на
которую она
нанесена, порождая
тем самым слабую
связь. Наблюдение
ступенек Шапиро
подтвердило
наличие нестационарного
эффекта Джозефсона
в данной структуре,
которую авторы
считают перспективным
элементом
будущей криоэлектроники.
Библиография
J. Low Temp. Phys., 1986, 63,
с.307
J. Phys. Condens. Matter, 1996, 39,
с.L563
Phys. Rev. Lett., 1997, 78,
с.1134
Phys. Rev. Lett., 1998, 81,
с.3247
Phys. Rev. Lett., 1995, 74,
с.16570
Phys. Rev. B, 1998, 58,
с.R11872
Appl. Phys. Lett., 1997, 70,
с.1170
J. Appl. Phys., 1998, 83,
с.6777
Другие работы по теме:
Крахмал (Доклад)
Министерство Образования Российской Федерации Доклад по Химии на тему Крахмал Выполнил: Ученик 10 кл. Б Нечин Евгений Красноярск, 1998 Крахмал Крахмал состоит из 2 полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Экспериментально доказано, что химическая формула крахмала (C6H10O5)n.
К вопросу о механизме сверхпроводимости в металлах- сверхпроводниках.
В данной работе показано, что кроме тепловых колебаний атомов, влияющих на проводимость металлов-сверхпроводников при низких температурах (теория БКШ), существенное влияние на появление сверхпроводимости должно оказывать число электронов, отданых в зону проводимости каждым атомом кристаллической решетки,и взаимодействием этих электронов в зоне проводимости.
Сверхпроводимость : история развития, современное состояние, перспективы
Cверхпроводники: история развития, современное состояние и перспективы Открытие в конце 1986 года нового класса высокотемпературных сверхпроводящих материалов радикально расширяет возможности практического использования сверхпроводимости для создания новой техники и окажет революционизирующее воздействие на эффективность отраслей народного хозяйства.
Силовой трансформатор с явлением намагничивания
Трансформатор - одно из самых распространённых изделий электротехнической промышленности. Они настолько просты по своей конструкции, что улучшить их невероятно трудно. Назначение, схема и устройство трансформатора, работающего на явлении намагничивания.
Понятие формы государства
Понятие формы гос-ва: Доклад. Категория формы гос-ва показывает особенности внутренней организации гос-ва, порядок образования и структуру органов гос-ной власти, специфику их территориальной обособленности, характер взаимоотношения друг с другом и населением, а так же
Архитектурные ансамбли Санкт-Петербурга. Дворцовая площадь
ДОКЛАД На тему: « Архитектурные ансамбли Санкт-Петербурга. Дворцовая площадь Выполнил: ученик 6 «г» Спиридонов Сергей Г.Кстово 2011 год Архитектурный облик Санкт-Петербурга - его визитная карточка. Полный архитектурной гармонии и европейской элегантности.
Подготовка учеников к докладам
Доклад позволяет приобщить ученика к самостоятельной работе, научить его говорить перед аудиторией, что является жизненно полезным навыком для любого взрослого человека.
В железосодержащих сверхпроводниках обнаружен изотопический эффект
Открытые два года обратно железосодержащие сверхпроводники возродили интерес к одной из самых интригующих физических проблем современности — построению теории высокотемпературной сверхпроводимости. Главной загадкой на пути решения этой задачи остаются неизвестные и не понятые до сих пор процессы внутри вещества, которые ответственны за его сверхпроводящее состояние и которые позволяют ему иметь высокую критическую температуру (температуру перехода из нормального состояния в сверхпроводящее).
Сверхпроводимость
Изменение электрического сопротивления в металлах, сверхпроводниках в области низких температур. Правила существования сверхпроводимости с валентностью. Зависимость критического поля сверхпроводника от температуры. Использование явления сверхпроводимости.
ЛДПР 2
КМТ 3-31 Потапов А.Е. ДОКЛАД ПО ПАРТИЯМ Политическая партия - это добровольный союз на идеологической основе, целью которого является завоевание власти либо участие власти на государственном уровне. Власть же в свою очередь служит необходимым условием претворения в жизнь партийных программ, выражающих интересы определенной группы людей или целого класса.
Пишется полностью, как она была утверждена в свое время на выпускающей кафедре. Если присутствует практический раздел, обязательно упоминается, на примере чего
И доля истины в этом есть. Как бы ни была хороша дипломная или выпускная квалификационная работа, но, по всей вероятности, никто из членов гак (Государственной Аттестационной Комиссии), перед которой за неделю проходит сотня дипломников, читать его, увы и ах!, не будет
/доклад
Речевой этикет (Introduction, Giving personal information, Greeting and Leaving, Meeting People)
Никель. Никелевые сплавы
Санкт-петербургский электротехнический колледж Доклад по электротехническому материаловедению на тему: Никелевые сплавы. Никель. Доклад разработали: Бобин И. Фроленков В. Шикунов И. Фролов М. Бутыленков И.
Магнитометры
Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Курсовая работа для представления на кафедру «Материаловедение»
О природе высокотемпературной сверхпроводимости
Даже те, кто далеки от науки, слышали о сверхпроводимости. Суть этого явления, которое было открыто около ста лет назад, заключается в том, что у некоторых материалов при достаточно низких температурах отсутствует электрическое сопротивление.
Стихотворение Книги-наши друзья
Стихотворение "Книги-наши друзья" Автор: Сочинения на свободную тему Все задают себе вопрос, Кто просто шутит, кто всерьез: “Зачем нам книги на Земле?
Доклад о правах человека в США
Введение 1 Доклад о правах человека в США за 2002 год 2 Доклад о правах человека в США за 2003 год 3 Доклад о правах человека в США за 2004 год 4 Доклад о правах человека в США за 2006 год
Резолюция Совета Безопасности ООН 822
Резолюция № 822 . Первая резолюция Совета Безопасности ООН с начала армяно-азербайджанского конфликта. Была единогласно принята Советом Безопасности ООН 30 апреля 1993 года на 3205-м заседании[1].
Сергей Васильевич Рахманинов
Доклад по истории на тему: «Сергей Васильевич Рахманинов» подготовил ученик 8 класса «Б» Эрлих Александр Сергей Васильевич Рахманинов Сергей Васильевич Рахманинов
Поддержка США прав человека и демократии в мире
План Введение 1 Реакция России 2 Реакция Китая 4 Источники Введение Поддержка США прав человека и демократии в мире (англ. The Supporting Human Rights and Democracy: The U.S. Record) — ежегодно издаваемый Госдепартаментом США доклад о деятельности США по поддержке прав человека и демократии в мире, который представляется Конгрессу США.
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907гг.)
Доклад Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907гг.) Доклад ученицы 8-Акласса Школы №288 Ерицян Анны. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907). В истории развития науки известно много крупных открытий, но не много из них можно сравнить с тем, что сделал Менделеев, один из крупнейших мировых химиков. Хотя со времени открытия его закона прошло более ста лет, никто не может сказать, когда будет до конца раскрыто содержание знаменитой таблицы Менделеева.
Специальные функции архиватора RAR
Специальные функции архиватора Доклад подготовила Комарова М.И. Институт иформационных технологий СЕГРИС 2004 г. 1. Работа с в полноэкранном режиме. Работа с файлами
Петр Капица /english/
Доклад о выдающемся русском физике Петре Капице. Биографическая справка и научная деятельность в области физики, нобелевская премия.
Спорные территории России Украина - Крым
Доклад по экономической географии Российской Федерации: «Спорные территории России: Украина - Крым» (к семинарскому занятию «Геополитическое положение России и его оценка»)
Картофель (как важная кормовая и техническая культура) (Доклад)
Картофель (как важная кормовая и техническая культура) Доклад по биологии Ученика 7 «И» класса Средней школы №30 Гайланс Максима Картофель – растение семейства паслёновых, возделываемое в целях получения подземных клубней, служащих пищевым и кормовым продуктом и промышленным сырьём. Клубни имеют цвета: белый, красный, фиолетовый, с разными оттенками.
Муравьед
Доклад по дисциплине окружающий мир Выполнила Сухомесова Валерия 3 «Б» класс Муравьед Муравьеды (лат. Myrmecophagidae) – млекопитающие отряда неполнозубых. Длина тела муравьедов может быть в зависимости от вида от 15 см до 120 см. Вес колеблется в пределах от 400 г (карликовый муравьед) до 30 кг (большой муравьед).
Пшеница
Доклад По археологическим данным уже 5-7 тысяч лет назад пшеницу возделывали в Египте, странах Передней и Средней Азии и в Закавказье. Сейчас этот хлебный злак культивирует почти во всём мире. Его посевы занимают примерно 1/5 часть всей обрабатываемой земли- это почти 1/80 часть суши! Если годовой урожай пшеницы погрузить в железнодорожные вагоны, то такой поезд смог бы дважды опоясать земной шар по экватору.
Урбен Жан Жозеф Леверье
Работы Леверье посвящены решению проблем небесной механики. В 1839 г. он предоставил в Парижскую Академию наук доклад "О вековых возмущениях планетных орбит", изучив вопросы о устойчивости Солнечной системы.