Введение ................................................................................................................... 2
I. Обзор литературы ................................................................................................ 4
II. Параметры нанокомпозита со сверхпроводящими частицами BiSn........... 13
III. Методика измерений ....................................................................................... 14
IV. Результаты эксперимента и их обсуждение ................................................. 18
V. Обсуждение результатов ................................................................................. 32
Выводы ................................................................................................................... 34
Список литературы ............................................................................................... 35
Одним из перспективных направлений в современной физике является
создание новых сверхпроводящих материалов и технологий на их основе для
использования в микро- и наноэлектронике, приборостроении, магнитной
технике, электротехнике и пр. Одним из важнейших аспектов при создании
новых композитных материалов является изучение влияния различных
факторов на ключевые свойства материалов, например, таких как влияние
условий ограниченной геометрии на температуру фазового перехода.
Исследования в данной области позволяют более детально изучить влияние
различных факторов на свойства материалов.
В наше время большое внимание уделяется сверхпроводимости в
наноструктурированных металлах и сплавах, поскольку они дают
возможность наблюдать уникальные особенности, представляющие
огромный интерес для фундаментальной физики. К тому же, с развитием
науки в области нанотехнологий, возросла заинтересованность к физическим
исследованиям объектов пониженной размерности.
В ходе последних исследований в области низкоразмерной
сверхпроводимости: сверхпроводящих слоев, тонких пленок,
мезоскопических колец, нанокомпозитов были выявлены совершенно новые
варианты движений и структур вихревых систем, такие как переходы между
состояниями различной геометрии, изменения динамики движения,
сложности диаграмм фазового состояния [28-31]. Нанокомпозиты с
металлическими включениями представляют собой еще один вид структур,
свойства которых резко меняются под влиянием размерных эффектов и
межчастичных взаимодействий. Такие композиты могут быть получены
путем встраивания металлов в поры различных нанопористых силикатных
матрицах. С помощью использованиея различных экспериментальных
методик, было доказано что, нанокомпозиты со встроенными
сверхпроводящими частицами проявляют свойства сверхпроводников II рода
с некоторыми особенностями из-за сильных и слабых межчастичных
взаимодействий [32,33]. Тем не менее, полное понимание сверхпроводящих
свойств мезопористых матриц с металлическими включениями пока не
достигнуто. Это касается, в большей степени, динамики и фазовых переходов
вихревых систем. Мощный инструмент для изучения поведения вихрей в
сверхпроводниках обеспечивается исследованиями динамической
восприимчивости [18]. Как правило, совокупность АС измерений
зависимостей намагниченности от температуры и поля смещения при разных
амплитудах и частотах переменного поля позволяют получать важную
информацию о динамике потока и возможность построения различных типов
диаграмм фазового состояния. В конкретном случае на примере
нанокомпозита с металлическими включениями будут показаны
соотношения подвижностей и переходов вихревых систем образца и
межчастичных связей, которые определяются геометрией сети пор. В данной
работе будет приведен отчет по измерениям намагниченности в постоянном
и переменном полях для сверхпроводящего нанокомпозита с включениями
частиц сплава BiSn. Будут найдены изменения намагниченности от
температуры и смещающего магнитного поля при различных амплитудах
переменного поля, а также различных частотах. Будут получены кривые
мнимой и реальной частей AC-восприимчивости. Полученные результаты
будут использованы для построения Н-Т диаграмм, и для расчета полевой
зависимости энергий активации. Будет показан переход от положительной к
отрицательной кривизне для температур необратимости и для критических
температур. Также будут рассчитаны потенциальные барьеры для
термоактивационного движения вихревых систем и обнаружено различие
динамики вихрей в сильных и слабых полях.
Выводы
1. В настоящей работе был проведен обзор физических основ явления
сверхпроводимости. Обсуждалась микроскопическая модель БКШ и
феноменологическая модель Гинзбурга-Ландау.
2. Рассмотрена структура нанокомпозита на основе пористого стекла с
введенными в поры наночастицами сплава BiSn.
3. Проведены исследования магнитных свойств нанокомпозита в
температурной области сверхпроводимости. Измерены температурные
зависимости статической восприимчивости в широком диапазоне магнитных
полей. Измерены температурные зависимости динамической
восприимчивости при различных частотах и амплитудах переменного поля и
в различных полях.
4. На основе полученных экспериментальных данных построена фазовая
диаграмма сверхпроводника. Показано, что нанокомпозит является
сверхпроводником второго рода. Сделаны оценки длины когерентности.
Выявлены области необратимости и построены зависимость температуры
необратимости от величины магнитного поля. Обнаружено изменение
кривизны линий на фазовой диаграмме, которые связываются с геометрией нанокомпозита.
5. На основании зависимостей динамической восприимчивости от частоты и
амплитуды поля сделан вывод о наличие в системе термоактивированного
крипа вихрей. Построены аррениусовские графики из данных о смещении
пиков мнимой части восприимчивости с изменением частоты поля.
Рассчитаны потенциальные барьеры для термоактивационного движения
вихрей. Обнаружено различие динамики вихрей в сильных и слабых полях.
