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.
Список литературы
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.
Другие работы по теме:
Бизнес-идеи для начинающих предпринимателей
Бизнес-идеи для начинающих предпринимателей Департаментом развития субъектов малого и среднего предпринимательства и туризма Администрации Ростовской области, для поддержки и развития субъектов малого и среднего предпринимательства, было проведено маркетинговое исследование, с целью формирования перечня бизнес – идей для граждан, желающих организовать собственное дело.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Высокотемпературная сверхпроводимость 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.
Сверхпроводники (Доклад)
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 Т
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.
Ионно-сорбционная откачка
При ионно-сорбционной откачке используют два способа поглощения газа : внедрение ионов в объем твердого тела под действием электрического поля и химическое взаимодействие откачиваемых газов с тонкими пленками активных металлов .
Высокотемпературная сверхпроводимость
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.
Криоэлектроника
Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Кафедра ЭВМ Реферат по предмету Конструирование и Технология Производства ЭВМ
Сварка излучением
Сварка излучением Сущность процесса. Сварка пластмасс излучением основана на способности пластмасс поглощать лучистую (фотонную) энергию и за счет этого нагреваться. В результате поверхностные слои деталей из термопластов переходят в вязкотекучее состояние и с приложением необходимого давления свариваются.
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.
Коррозия и защита металлов
Коррозионная устойчивость окисных пленок. Измерение защитного действия и ингибиторного эффекта уротропина и желатина. Сравннение защитных свойств оксидированных пластинок с пластинками неоксидированными. Защитные свойства ингибиторов кислотной коррозии.
Галич а. а. - Рецензия на самостоятельно прочитанную книгу
Я на этой земле останусь... А. Галич В книгу известного поэта, барда и драматурга Александра Аркадьевича Галича вошли стихи, автобиографическая проза “Генеральная репетиция”, а также песни: песни-реквиемы памяти О. Мандельштама и Б. Пастернака, знаменитые “Облака”, “Когда я вернусь” и другие. Вот уже несколько десятилетий звучат с магнитофонных пленок песни этого человека.
Обзор методов получения пленок и их свойств
Основные методы производства и модификации пленок. Экструзионный метод производства полимерных пленок. Каландровый метод производства полимерных пленок. Свойства пленок, полученных этим методом.
Основные характеристики солнечного света
Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА).
Сверхпроводимость
История открытия явления сверхпроводимости. Теоретические основы сверхпроводимости. Джозефсоновский переход. Появление сверхчувствительных приемников. СКВИД датчик. Сверхчувствительные магнитометры.
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.
Чотири покоління людей уривок з Метаморфоз
Чотири покоління людей (уривок з "Метаморфоз") Автор: Овидий Публий Назон. Перше поріддя було золоте: без бича і спонуки, З власної волі воно Правоту шанувало і Чесність.
Збірник афоризмів Пчола
Збірник афоризмів "Пчола" Автор: Народна творчість. (Златоструй //Древняя Русь X—ХIIІ веков.— М.: Молодая гвардия. 1990) Лагідне слово розрушить гнів.
ORWO
ORWO - легендарное немецкое производство, которое многие десятилетия снабжало элитной цветной фотопленкой и другими технологическими прелестями весь социалистический лагерь.
Интегральная и микропроцессорная схемотехника
Рабочая программа курса «Интегральная и микропроцессорная схемотехника» Введение . Роль интегральной электроники в развитии современной науки и техники. Этапы перехода от дискретных элементов к интегральным микросхемам. Успехи, достигнутые в области разработки полупроводниковых приборов и микросхемотехники.
Криотроны, хемотроны и другие СМЭ
Криоэлектроника (криогенная электроника) – направление электроники и микроэлектроники, охватывающее исследование взаимодействия электромагнитного поля с электронами в твердых телах при криогенных температурах и создание электронных приборов на их основе.
Рабство в Индии
Несомненно, у арийцев, как и у всех первобытных народов, не застывших на самой первой стадии общественной жизни, Р. существовало. Это доказывается некоторыми отдельными словами и фразами, встречающимися в Ведах. «О Сома, пошли нам изобилие в золоте, лошадях, коровах и людях!» В другом месте идёт речь о подарке «двух быстроногих кобылиц, сотни коров, готовой пищи и слуг, покрытых золотом, красивых, сильных, преданных».
Серебряный карась
План Введение 1 Описание 2 Ареал 3 Размножение 4 Выращивание — Разведение рыб 5 Хозяйственное значение 6 См.также Введение Серебряный карась, (ранее лат. Carassius auratus gibelio (Bloch, 1782), с 2003 года принято биноминальное название лат. Carassius gibelio — пресноводная рыба из рода карасей семейства карповых.
Норфолк
Территория — остров вулканического происхождения площадью 34,6 кв. км, расположенный в Меланезии.
Острова Питкэрн
Территория — 1 крупный и 3 мелких вулканических острова общей площадью 47 кв. км, расположенных в юго-восточной части Полинезии. Только остров Питкэрн, имеющий площадь 4,5 кв. км, обитаем.
Павел Васильевич Козлов
Выдающийся российский ученый и педагог, крупный специалист в области физикохимии высокомолекулярных соединений, доктор технических наук, профессор Павел Васильевич Козлов родился 31 декабря 1905 г. в семье учителей.