Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМУ. Исключительное вниматаэ к проблемам получения пленок на основе высокотемпературных сверхпроводников вызвано возможностью их широкого применеїшя.
Для сверхкроводниковой злектроігаки и СВЧ техники необходимы кэ;с монокриетмляческие, так и поликристаллические покрытия из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), которые найдут свое применения при создании, микроволновых и электронных контуров, р»оокоэф|лктаташх магнитных экранов сложной формы. Например для рясоти многих ycTpvacTn, основанных на аффекте Джозефсоно, достаточной является плотность критического тока J = ICr-ICr й/аг, что ргго.тое достижимо на поликристаллических пленках, получаемых химическими методам.
В настоящее время ведутся интенсивные работы по создании падежных и воспроизводимых технологий получения высокотемпературных сверпроводящих толстых пленок на основе соединения iT^CUgGj^.
С другой стороны, пленки по своим физическим свойствам существенно отличаясь от объемных образцов, представляют самостоятельный объект исследований. Поскольку диффузионные процессы в них протекают гораздо быстрее, толстопленочные покрытия могут служить удобными модельными объектами для исследований процессов синтеза, кристалли- ации и взаимодиффузии в керамических образцах аналогичного состава.
Информация о технологических процессах при получении толстых пленок, а также об их физических и химических свойствах весьма обширна и позволяет не только понять процессы, протокагщие при синтезе пленок, но и в ряде случаев целенаправленно менять режимы технологии, изменять характеристики ВТСП-покрытий.
Несмотря но большое количество публикаций, касающихся толстых сверхпроводящих пленок, сведения о многих технологических вопросах весьма немногочисленны. Метод трафаретной печати включает в себя использование в качестве спязующих органические среды, поэтому важно исследовать влияние органики на физико-химические процессы, протекающие при формировании толстопленочных покрытий.
Практически отсутствуют сведения о влиянии модифицирования порошка на йТСП свойства полученных пленок.
В литературе нет никакой информации о влиянии микронеоднород-ностей на сверхпроводящие свойства ВТСП покрытий. Немногочисленны сводения об исследовании явлений токопореноса в толстых сперхпро-
водящих пленках, а эти данные крайне необходимы при проведении теоретических расчетов, а также для практического использования толстых пленок в различных технических устройствах.
Кроме того, последовательное и полное исследование электромагнитных характеристик, .оценка доли сверхпроводящей фазы полученных пленок обеспечивает получение ценной информации о процессах, протекащйх в высокотемпературных сверхпроводниках и способствует более глубокому пониманию природы и механизмов при изучении высокотемпературной сверхпроводимости.
Таким образом, исследование особенностей формирования толсто-плеиочных покрытий на основе YBagCUgO^j. и их сверхпроводящих свойств представляет собой актуальную задачу материаловедения и, несомненно, имеет немаловажное значение как в чисто научном плане, так и для решения прикладных проблем.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Настоящая работа посвящена исследованию особенностей формирования толстых пленок на основе 'YBa2Cu30T_2: и исследованию их сверхпроводящих свойств.
Для достижения сформулированной цели необходимо было решить следующие задачи. Исследовать:
исходный материал для получения толстых пленок на основе YBagCu30?_I методом трафаретной печати;
влияние органических связующих на формирование сверхпроводящих слоев, получаемых методом трафаретной печати;
физико-химические процессы, протекающие при синтезе пленок.
влияние модифицирования исходных материалов на сверхпроводящие свойства толстых пленок;
тегаературно-газовые режимы термообработки сформированных слоев для получения толстых пленок с воспроизводимыми целевыми характеристиками;
особенности микроструктуры и распределения микронеоднород-ностей в толстошюночных покрытиях, полученных при различных тем-пературно-газовых условиях синтеза; провести корреляцию между этими особенностями и ВТСП-свойствами полученных пленок.
явления токопереноса в полученных пленках;
электромагнитные характеристики ВТСП-покрытий;
долю сверхпроводящей фазы ВТСП-пленок. НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
разработаны основные положения технологии толстых ВТСП пленок методом трафаретной печати, на основе которых впервые получены толстоплвночные покрытия Y0 990^ 002Ba2Cu37-x на юд~
ложках Zr02, стабилизированного Y20g (ІЗ ат.Ж) (ОЦСИ) с Зс > 2.І03 А/см2; толстив ВТСП-шіошст композита reagCugO^^/Zi^ нв 0и-си с Jc ї 2. ID2 А/см2; пленки YBa2Cu30y х на подложках ОЦСИ с буферным подслоем из платины с jc ? ЗЛО А/см';
обнаружено, что органические связующие влияют на природу протекания физико-химических процессов при формировании толсто-нлоночннх покрытий;
установлена взаимосвязь между свойствами исходных материалов и получетпгс из них пленок;
проведен статистический анализ степени однородности состава пленок; который не выявил значимой корреляции между их сверхпроводящими параметрами (СП) и содержанием основных элементов (Y, Вы, Си>;
установлено, что для увеличения плотности критического ТОК8 необходимо достижение преимущественной ориентации, зерна пленок вдоль оси С, перпендикулярной плоскости подложки;
установлена температурная зависимость плотности критического тока в интервале температур 77-300 К, которая хорошо описывается теорией Гинзбурга-Ландау;
в рамках модели термоактивированного крипа потока рассчитано расстояние между центрами пннчиига в пленках; оценено время релаксации падения напряжения при токах, меньших критического;
в рамках модели Вина из измерений полевой зависимости магнитного момента оценены электромагнитные характеристики и доля сверхпроводящей фазы в пленках.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанная технология использована не Уральском электромеханическом заводе для получения методом трафаретной печати- толстых сверхпроводящих пленок на основе YBaujCUgO^j с плотностью критического тока 3„ 500 k/ctr. Разработаны, сконструированы и изготовлены установки:
для измерения сверхпроводящих свойств исходных горошков в интервале температур 77-300 К.
для исследования сверхпроводящих параметров ВТСП-шіенок в интервале температур 77-300 К.
для исследования явлений токопереноса в толстых ВТСП-плвн-ках методом импульсного тока в интервале температур
77-300 К.
Проведена аттестация вышеуказанных установок на образцах материалов с известными сверхпроводящими характеристиками в интервале температур 4,2-300 К.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на 3
Всесоюзной научно-технической конференции "Химия и технология ВТСП" (1992, г.Ростов-ва-Дону).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работа опубликовано 12 работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работе изложена на 161 страницах машинописного текста, иллюстрирована 44 рисунками и II таблицами. Список цитируемой литературы содержит 100 ссылок. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация выполнена в лаборатории физико-химических исследований Уральского научно-исследовательского химического института. Работа выполнена в рамках Государственной программы "Высокотемпературная сверхпроводимость", проект "Урал" #90040.
Похожие диссертации на Особенности формирования и свойства толстых ВТСП пленок на основе YBA2Cu3O7-x
