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
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 использования 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.
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.
