Введение к работе
Актуальность темы. Открытие высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) вызвало огромный научный интерес к этим материалам. Наиболее перспективными являются ВТСП материалы систем У-Ba-Cu-0, Bl-Sr-Ca-Cu-0 и Tl-Ba-Ca-Cu-0, температуры перехода в сверхпроводящее состояние которых .превышают температуру жидкого азота. Выше температуры перехода эти материалы являются оксидными полупроводниками с дырочным типом проводимости. Ниже температуры перехода ВТСП материалы .являются сверхпроводниками II рода и обладают свойствами, характерными для гранулированных сверхпроводников.
Результаты исследований показали, что одним из основных направлений использования ВТСП материалов является техника СБЧ. В настоящее время созданы болометр, малогабаритный излучатель в СВЧ-диапазоне, микрополосковые линии передач, фильтр-ограничитель, компланарный модулятор СВЧ-сигнала, а также приборы с использованием эффекта Джозефсона. Рассматривается возможность применения ВТСП в интегральных схемах СВЧ-микрбэлектроники, в которых объединятся достоинства ВТСП материалов в качестве соединительных линий с быстродействием транзисторов на гетеропереходах А^В^.
Несмотря на практическое применение, магнитные свойства и взаимодействие СВЧ-излучения .с ВТСП материалами являются слабо изученными. Несомненна, следовательно, необходимость в надежной информации о"свойствах ВТСП материалов для понимания физической природы высокотемпературной сверхпроводимости.
Метод микроволновой спектроскопии, благодаря сочетанию таких свойств, как бесконтактность, высокая чувствительность, эффективен при исследовании свойств ВТСП материалов, а также для экспресс-контроля технологических процессов.
Цель работы заключается в следующем:
-
Изучение свойств высокотемпературных сверхпроводников в- условиях воздействия СВЧ-излучения, слабых магнитных и электрических полей.
-
Изучение механизмов потерь в диапазоне СВЧ в этих материалах.
-
Мспользование возможностей микровояновой спектроскопии
для характеризации объемных и пленочных ВТСП по основным параметрам.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней:
впервые исследовано критическое поведение сигнала микроволнового поглощения в области слабых магнитных полей, зависящее от постоянного магнитного поля и тока;
установлено, что значения постоянного магнитного поля и тока, начиная с которых происходит подавление сигнала микроволнового поглощения, являются значениями первого критического поля для объема гранул и значениями критического тока для образца ВТСП;
впервые обнаружены периодические осцилляции еигнала микроволнового поглощения в монокристаллических объемных и пленочных ВТСП:
впервые исследована связь между геометрическими размерами, структурным совершенством пленочных образцов и периодач1-иостыо осцилляции сигнала микроволгэвого поглощения;
. - установлено, что разупорядочение структура образца приводит к подавлению эффекта периодичности.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработана экспериментальная установка для исследова- . ния взаимодействия СВЧ-излучения с ВТСП материалами на базе ЭПР-спектрометра "Radlopan" 3-х см диапазона.
разработана совокупность методик микроволновой спектроскопии для исследования ВТСП материалов и структур, позволяющая проводить характеризацию образцов в диапазоне температур 3,5 ... ЗООК, в условиях воздействия магнитного и электрических полей. Методики отличаются высокой чувствительностью и позволяют проводить бесконтактные измерения основных параметров ВТСП: критической температуры, ширины перехода, первого критического поля, а также критического тока. Метод микровол-новой спектроскопии позволяет качественно определить структур-ную и фазовую однотюлность образцов, а т&тсже оценить размеш контуров квантования, естественным образом реализующихся в образцах ВТСП Метод эффективен при исследовании ноиГсоставов
и структур, а также дляэкспресс-контроля всех этапов техноло- ' .гических процессов получения ВТСП образцов.
-3-.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. В поликристаллическйх образцах ВТСП наблюдаете,
критическое поведение сигнала микроволнового поглощения.
зависящее от постоянного магнитного поля и транспортного тока.
Значения постоянного магнитного поля и транспортного тока,
начиная с которых происходит подавление,сигнала микроволнового
поглощения, являются значениями первого критического ПОЛЯ В
для объема гранул и значениями критического тока для образца
ВТСП.
2. Взаимодействие СЕЧ поля с монокристаллами Y^Ba^Cu3О7_Q
'в слабых магнитных шлях имеет особенности в виде
периодического по . магнитному полю изменения импедансаа Квантовые осцилляция наблюдаются как в объемных, так и в пленочных образцах ВТСП с периодом, опредлляемым размерами контуров квантования, лежащими в плоскости (а.Ь). Величина периода не зависит от линейных размеров образца.
Апрсбация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуадались на I Всесоюзном совещании "Физикохимия и технология ВТСП" (Москва, 1988 г.), I Всесоюзном совещании го высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1988 г.), XXY Всесоюзном совещании по физике низких тешератур (Ленинград, .J988 г.), II Всесоюзной конференции "по ВТСП (Киев, 1989 г.Л, Всесоюзной конференции "Физика и химия ВТСП" (Харьков. J989 г.). конференции "МТЭ и ТП 90" (Минск, 1990 г.), семинаре "Диагностика ВТСП материалов и структур на их основе" (Нальчик, 1990 г.). Межотраслевой конференции памяти Н.Н.Острякова, (Ленинград, 1990 г.), Международной конференции по перспективным материалам ICAM-91 (Страсбург, Франция, 1991 г.), семинаре по магнито-микроэлектронике (Алушта 1991 г.), четырех научно-технических конференниях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им.ВІ.Ульянова (лГнина).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано три статьи и тезисы к девяти конференциям.
' Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, чегаре главы, задние и список литературы, включающий 122 наименования. Основная часть работы излажена на 89 страницах машинописного текста. Работа содержит 59 рисунков.