Введение к работе
Актуальность темы. С момента открытия высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в 1987 го/г/ до настоящего времени накоплен большой экспериментальный материал, касающшюя всех основных физических свойств этих соединений. Основным результатом этих исследований является тот факт, что помимо аномально высоких Тс эти вещества обладают также и рядом необычных свойств в нормальном состоянии, резко отличающих их не только от обычных сверхпроводников, но и от нормальных металлов. Такие отличия дают основания для различных предположений о необычной электронной структуре и особой природе основного состояния в ВТСП соединениях, а также о нетрадиционном (отличном от БКШ) механизме спаривания.
Для решения этих вопросов большое значение имеют исследования свойств ВТСП в магнитных полях. Такие эксперименты, в принципе, могли бы дать ценную дополнительную информацию, касающуюся как механизма сверхпроводимости в этих соединениях (из измерений температурной зависимости верхнего критического магнитного поля), так и особенностей их электронного спектра (из измерений осцилляционных эффектов в квантующих магнитных полях). Однако, первые же эксперименты показали, что ВТСП, по-видимому, обладают чрезвычайно высокими критическими магнитными полями (выше 100 Тл при низких температурах). Предварительная оценка величин квантующих магнитных полей, обеспечивающих экспериментальное наблюдение осцилляционных эффектов, также дает поля более 100 Тл., т.е. значительно превышающие
те значения, которые достигаются в настоящее время в обычной лабораторной практике.
В то же время еще в 50-х годах в Институте экспериментальной физики (г. Арзамас-16) был предложен и разработан уникальный метод генерации магнитных полей до 1000 Тл. Такие поля получались в генераторе МК-1 путем сжатия магнитного потока цилшщрической детонационной волной. Начиная с 1989г., в связи с проводимой конверсией оборонных отраслей, появилась возможность использования этой методики в чисто научных целях и, в частности, для исследований по
втеп.
Целью настоящей диссертации являлось разработка методик и проведение низкотемпературных измерений верхнего критического магнитного поля Н^ и эффекта де Гааза-ван Альфена (дГвА) в высокотемпературном сверхпроводнике \T3a2Cu307 в сверхвысоких импульсных магнитных полях до 300 Тл. Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:
разработать методики низкотемпературных измерений верхнего критического магнитного поля Цд в керамических и пленочных образцах ВТСП в импульсных магнитных полях до 300 Тл на установке МК-1;
изготовить образцы, пригодные для проведения указанных исследований;
провести эксперименты по измерению Нс2 в УВа2Сиз07 при низких температурах;
провести анализ возможности наблюдения эффекта дГвА в ВТСП YBa2Cu307;
разработать методику измерения эффекта дГвА в ВТСП YBa2Cu307 в импульсных магнитных полях до 300 Тл на установке МК-1;
провести измерения осцилляции намагниченности в YBa2Cu307 в импульсных магнитных полях до 300 Тл;
выполнить обработку результатов измерений и определить параметры поверхности Ферми ВТСП YBa2Cu307.
Научная новизна и практическая ценность работы определяются, прежде всего уникальным характером проведенных экспериментов и полученными результатами:
впервые разработаны методики проведения экспериментов по исследованию свойств ВТСП в сверхвысоких магнитных полях до 300 Тл;
впервые определена величина верхнего критического поля Н^ в ВТСП YBa2Cu307 при низких температурах (4,2 К);
впервые удалось наблюдать дГвА осцилляции, соответствующие главному экстремальному сечению поверхности Ферми ВТСП YBa2Cu307 и определить его параметры;
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы полностью отражены в 9 работах, опубликованных в центральных отечественных и зарубежных журналах, доложены на международных и общероссийских конференциях, на сессии ООФА РАН и на семинарах Отделения физики твердого тела и лаборатории сверхпроводимости ФИАН. Основные результаты, выносимые на защиту.
- разработаны методики проведения низкотемпературных
экспериментов по измерению верхних критических магнитных полей и
дГвА-осцилляций в ВТСП в сверхвысоких импульсных магнитных полях до 300 Тл, получаемых в генераторе МК-1;
получена оценка верхнего критического поля при низких температурах Н-^дСО) в ВТСП YBa2Cu307;
определены частоты дГвА-осцилляций в ВТСП YBa2Cu307 и параметры соответствующих экстремальных сечений поверхности Ферми;
Структура и объем диссертации.
