Введение 3
Глава 1. Физика сверхпроводимости. Основные понятия 5
1.1 Открытие сверхпроводимости и развитие теории 5
1.2 Высокотемпературная сверхпроводимость 6
1.3 Фазовая диаграмма купратных сверхпроводников 8
Глава 2. Объекты исследования 13
Глава 3. Техника и процедура измерения 15
3.1 Измерение сопротивления 15
3.2 Измерение высокочастотной магнитной восприимчивости 17
3.3 Измерение нерезонансного микроволнового поглощения 19
3.4 Криогенная техника 21
Глава 4. Результаты и обсуждение 23
4.1 Восприимчивость 23
4.2 Сопротивление 25
4.3 Нерезонансное микроволновое поглощение 28
4.4 Анализ результатов 29
4.4.1 Передопированный образец 29
4.4.2 Оптимально-допированный образец 30
4.4.3 Недодопированный образец 34
4.5 МВП в пниктиде железа BaFe1.8Co0.2As2 35
4.6 Фазовая диаграмма Bi2Sr2Ca1-xYxCu2O8+s 36
Заключение 39
Список литературы
Открытие высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в 1986 г. обеспечило возможность работы со сверхпроводниками при температурах выше температуры кипения жидкого азота. Кроме того это открытие и последующее развитие теории и экспериментальных методов исследования радикально расширило область знаний о сверхпроводниках. Темпы развития физики сверхпроводников значительно ускорились. Казалось, что скоро человечество получит сверхпроводники с переходом в сверхпроводящее состояние при комнатных температурах. Отсутствие единой общепринятой теории ВТСП, которая объяснила бы механизм спаривания носителей тока и все особенности состояний как при температуре ниже критической (TTc, не позволяет довести критическую температуру до 300 К, не смотря на то, что щель в энергетическом спектре носителей обнаруживается при температурах, существенно выше комнатной.
Детальные исследования ВТСП показали, что купратные сверхпроводники кардинально отличаются от низкотемпературных сверхпроводников (так называемых сверхпроводников типа БКШ). Главное отличие заключается в наличии псевдощелевого состояния выше критической температуры. Поэтому переход из нормального состояния в сверхпроводящее происходит многоэтапным путем: сначала возникают псевдощель и куперовские пары, ниже по температуре между ними образуется фазовая когерентность, затем формируются каналы с нулевым сопротивлением и Мейсснеровский экранирующий ток. Вблизи критической температуры существенное влияние оказывают флуктуации сверхпроводящего параметра порядка (ФСПП). Ясное представление о ФСПП, знания их параметров, таких как времена жизни, пространственные размеры, характер (случайный, упорядоченный, вихревой) флуктуаций, могут быть весьма полезными в решении задач по улучшению критических
параметров ВТСП. Поэтому в последнее время эти флуктуации интенсивно изучаются.
ФСПП влияют как на электронные, так и на магнитные свойства ВТСП. Поэтому для обнаружения этих флуктуаций применяют разные методы исследования сверхпроводников. Среди них: микроскопия, измерение
восприимчивости, микроволнового поглощения и измерение сопротивления. Каждый метод имеет свою физику, свои преимущества. Сравнительный анализ результатов, полученных разными методами, позволяет изучить ФСПП с разных ракурсов.
Флуктуации особенно сильно проявляют себя в ВТСП материалах (и по величине, и по температурному диапазону). Объяснение этому факту связано с тем, что ВТСП соединения представляют собой анизотропные слоистые материалы. Среди них выделяются соединения висмутовой группы с расстоянием между проводящими слоями больше длины когерентности.
Цель данной работы заключается в получении информации о временах жизни, пространственных размерах и характере флуктуаций. Для достижения этой цели решались следующие задачи: используя разные экспериментальные методы (измерения сопротивления, микроволнового поглощения, восприимчивости) обнаружить флуктуации сверхпроводящего параметра порядка. Объяснить их влияние на измеряемые параметры в зависимости от ориентации кристалла, от плотности носителей тока и от других параметров ВТСП образцов.
Результаты работы докладывались на конференциях:
1. XVIII International Youth Scientific School "Actual problems of magnetic resonance and its application", Kazan, KFU, 26.10 - 30.10.2015г.
2. Итоговая научно-образовательная конференция студентов КФУ, Казань, КФУ, апрель 2016 года.
И были опубликованы в трудах этих конференций.
Обнаружен максимум в температурной зависимости МВП вблизи критической температуры со стороны высоких температур. Возникновение этого пика объяснено наличием флуктуаций сверхпроводящего параметра порядка.
Протяженный по температуре характер области флуктуаций связан с псевдощелевой фазой. Это показано сравнением купратного сверхпроводника с пниктидом железа, который не имеет псевдощелевой фазы.
Сделана оценка о временах жизни этих флуктуаций. Поскольку сверхпроводящие флуктуации хорошо наблюдается в измерениях МВП, то можно предположить, что времена жизни этих флуктуаций больше 10-10 секунды в температурной области от Tc до Tc + 20 К.
