Диссипативные процессы и динамика вихрей в сверхпроводящих тонкопленочных микроструктурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПОЛУПРОВОДНИКОВ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ

ГГБ ОД

УДК 538.945

ПРЩЕПА Сергей Леонидович

ДКССШ1АТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ВИШИ В СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ТСНКОШ1ЕНОЧНЫХ МИКРОСТРУКТУРАХ

01.04.07 - Жнзика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степеда доктора фкзихо-матвыатических наук

Менск 1996

Работа выполнена в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники

Научный консультант: доктор технических, наук,

профессор Сокол В.А.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Варламов A.A.

доктор физико-математических наук, профессор Комаров Ф.Ф.

член-корреспондент АН Беларуси, доктор технических наук, профессор Коршунов Ф.П.

Защита мосвтращш состоится и^л^^^ 1996 г.

в 14-00 на заседании Совета по защите диссертаций Д.01.06.01 в Институте физики твердого тела и полупроводников АН Беларуси по адресу: 220072, Минск, П.Бровки, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Оппонирующая организация:

Физико-технический институт АН Беларуси

Автореферат разослан

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Сверхпроводники II рода в последние года наили широкое примеяешге в различных областях науки н техники. Это связано презде всего стем, что верхние критические поля достигают в них рекордных значений (до нескольких сотен Тесла), а плотности критических токов Jc - порядка 10м А/лг. Различные мщс-рсэлектронннз устройства, раСотащпе как на эффекте Дзкозефсона, так к на вихревом принципе, и позводятъже получать чувствительность, огратгашаемую квантовым пределом, такне выполнены in основе материалов из сверхпроводников II рода. Как сильноточные, так и микроэлектрошше применения сверхпроводников II рода во (.«югом определяются природой скзгаашгаго состоязшя, взаимодействием кванто-mx вихрей Абрикосова с неоднородностямп и дш1а;,сп:ой вихревого движения. Вследствие этого макроскопические параметры сверхпрозод-никовых устройств и цэпей прежуцествецно определятся микроскопически характером взаимодействия взхрей с н'оодкортдпостямл (цент-раж пишжнга) в свархпроводящен материале. Центры' пташинга в об-дем случае распределены неравномерно по объему сверхпроводника, что вызывает статический беспорядок.

Повыазнио критической температуры до значений порядка 100 Я создает благоприятные условия для использования в качестве хладо-огепта дешевого иисюго азота, что сусестзенно облэгчгет работу, скипает стоимость кркогетгаго оборудования и открывает новые перспективы в создании декевых, коотактинх и экономически выгодных устройств сильноточной it слаботочной злектрошотк

Вместе с тем, рост рабочей температуры сопровождается стимуляцией динамического беспорядка в сверхпроводнике (тепловых флуктуация вихрей). Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) обладают малой длиной когерентности п высокой степень» ашкзстрспии, что приводит к снижении энергии шшшшга. В результате возникает термически актиЕирсвзшшЯ депяннийг при плотностях тока, меньших критического, что сшгаает эффективную плотность кратаческого тока. Как следствие, статические и динамические вихрэвые процессы в ВТСП происходят на фоне статического и динамического беспорядков, что существенно усложняет как теоретическое рассмотрение, гак и интерпретацию экспериментальных данных. С этой точки зрения исследование динамики и статики вихревых процессов в ВТСП тюет как прикладное. так и фундаментальное значение.

Внутренняя анизотропия ВТСП позволяет при изучении их свойств

проводить аналогию с искусственно синтезированными многослойными сверхпроводящими структурами (сверхрешетками). Во многих случаях сверхрешотки, в которых можно легко менять характер связи между сверхпроводящими слоями, степень анизотропии и период модуляции, являются модельным объектом для лучшего понимания процессов, протекающих в ВТСП. К тому же, в связи с возможностью искусственного регулирования значений критически токов и верхних магнитных полей, сверхрешетки представляют и самостоятельный интерес как физические объекты с ограниченной размерностью. Возможность синтеза сверхрешеток типа свархпроводник-магнитшй материал открывает, по сути, новое направление в физике, сверхпроводимости, позволял исследовать сосуществование сверхпроводимости и магнетизма - двух взаимно исключающих друг друга явлений.

В работе исследованы диссипативные процессы и особенности динамики вихревого движения в тояколленочшх микроструктурах, выпол-неяшх на основе различных сверхпроводящих материалов (изотропных: МЬ, №з3Бп, V3S1 и анизотропных: BI Sr CaCi^O , сверхрешеток Hb-NbOx-Nb, Nb-CuMn-Nb).

Тема работы тесно связана с тематикой хоздоговорных и научно-исследовательских работ, на протяжении ряда лет ведущихся в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники (Минском радиотехническом институте). Работа выполнялась в рамках государственных программ "Микроэлектроника-)" и "Информатика", проекта ГКНТ СССР "Взрыв", проекта ФИ! РВ N14-258, международных проектов НАТО HTECI1.CHG 931383 и INTAS N94-1783, договоров о сотрудничестве между БГУИР и Физическим институтом им П.Н. Лебедева РАН и между БГУИР и Национальным институтом Италии по физике твердого тела.

Цель работы заключается в установлении характера- взаимодействия квантовых вихрей Абрикосова с неоднородностями в пленках сверхпроводников и влияния этого взаимодействия на статические и динамические процессы в тонкопленочных вихревых микроструктурах.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач.

1. Разработать технологические режимы формирования сверхпроводящих тонкопленочных микроструктур, в том числе с искусственными решетками центров пшшинга субмикранних размеров.

2. Исследовать влияние динамического беспорядка на транспортные свойства тонконленочнцх микроструктур изотропных сверхпровод-

ников с решеткой А15.

3. Исследовать когерентные рекиш вихревого движения в тонко-дленочных микроструктурах изотропных сверхпроводников с решеткой А15.

4. Исследовать влияние эффекта анизотропии на динамические вихревые процессы в тонкопленочных микроструктурах В1гБггСаСцг0(Нх.

5. Исследовать влияния пространственно нелинейного потенциала пиннинга на динамические и статические вихревие процессы в тонкопленочных микроструктурах Bi2Sr.,CaCu;,08tr.

6. Исследовать влияние ограниченной размерности на свэрхпро-водлсще и магнитные свойства вш!зотротшх сверхпроводников, в том числе Нскуствэшо синтезированных свэрхрешеток с различными типами связей между сверхпроводящими слоя!,и.'

Т. Исследовать влияние тшпз'шчэсксго беспорядка на свойства вихревой решетки в анизотропных сверхпроводниках с ограниченной размерностью в присутствии магнитных примзоей.

Научная значимость полученных результатов заключается в следующем.

1. Установлена вихревая природа дйсскпативншс процессов в микромостюсох из свзрхпровояпшов с решеткой АХ5» Впервые обнаружено и детально изучено проявление термически активированного крй-пз потока (динамического беспорядка) в траиспортНнх свойствах сверхпроводников 31 рода с параметров Гинэбурга-Ландау ж » 1 < Разработана феиоменологаческая модель, позволяющая учитывать вМянйе статического беспорядка на дина'-Мчесняе вахревыв процессы в автономных мастиковых контактах из гг.эстких свзрхпроводюасов II рода й заключающаяся в' учете лекогерзптного взаимодействия квантового вихря с периодическим потенциалом пинштга в присутствии распределения последнего По аМпжтудё и пзриоду.

2. В области перехода в сверхпроводящее состояние в тенкопле-ночных микроструктурах Bi2Sr2CaCü20atj оСИаруйены произвольные телеграфные иумы (ПИЯ), проязлямциеся в скачках непрязгония Мевду двумя фиксированными значениями напряжения V и ассоциирующиеся с моделью двухуровневого флуктуатора. Построена качественная модель липамша; изменения пространственной формы потенциала пиннинга, учитывающая как наличие статического беспорядка, так К узкое "окно" по температуре, току и магнитному полю, в котором нбблидавтел. ПТШ.

3. Установлено влияние, статического беспорядка на механизмы гашнинга в ммкромостиках В128ггСаСигОВ41. ОСнарукено поле кроссовера Н0, определяющее разный характер зависимости У(Я) по обе сто, рош от Н0- Показано, что при !1<!1о определяющим является механизм

зацепления изолированного вихря на наиболее силышх неоднороднос-тях, которые действуют коллективным образом. При Н>Н0 пиннингуются формирующиеся малые связки вихрей.

4. Экспериментально обнаружен закон подобия для силы пиннинга в микромостиках В1гЗггСаОигОв>1 в интервала температур 20 Я*50 К и полей 0.5 !Г-г4.1 Т. Получено обобщающее выражение для силы пищшн-га, объясняющее закон подобия с учетом влияния термически активированного крша штока к нелинейного характера зависимости ии),

5. При исследования зависимости силы тшшшга от магнитного поля в сверхрешетках (слоистых структурах) №)-ИЬ0-Ш) впервио обнаружено изменение механизма пиннинга с изменением периода сверхрешетки. В слоистых структурах с большим периодом критический ток в сильных нолях определяется сдвиговой деформацией вихревой решетки. С уменьшением как периода слоев, так и величины магнитного поля решетка разрушается, ьихри переходят в режим жидкого течения и обьемная сила пиннинга определяется прямым суммировашем элементарных сил зацепления на слоях оксида.

6. Впервые -проведен цикл исследований сверхпроводящих свойств слоистых структур типа сверхпроводник- (ЫЪ) - спиновое стекло (СиМп)'. Обнаруженное немонотонное изменение Т с ростом толщины прослойки спинового стекла объясняется эффектом изменения разности фаз параметра порядка в интервале О < <р < % между соседними сверх--проводящими слоями. Впервые рассчитаны ряд параметров этих новых систем 5ц, коэффициент электронной диффузий Ле» степень- вни-зотроши (Я/я) ). Установлено, что в . данных системах изменение размерности и анизотропии возможно не только за счет изменения температури и толщины прослойки несверхпроводящего материала* но к за счет изменения концентрации Мп при постоянной толщине СиМп И фиксированной температуре. Впервые в сверхрешетках Ш>/СиМп в перпендикулярах магнитных полях наблюдалось плавление вихревой решетки, вызванное квантовыми флуктуациями.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем.

I ■ Разработаны экспериментальные методики получения тонких

пленок сверхлроводяжи материалов высокого качества электроннолучевым испарением стехио:/,стричоской готенл.

2. Разработаны оксперю-;енталы?ие мотодики получения шсоко-текстурироватшх слоев Zro (Y 03) термолизом алкоксисоедшгений циркония, пригодных для использования с качестве буферного побитая между полупроводниковой подлогкой я штопкой ВТСП.

3. Разработано тжспоркмента-шмя методика формирования пленарных решеток центров шпшшга субмикрошшх размеров, основанная на использовании пористых анодак оксидных ШАО) слоев А1г03 в качестве подлог.ек для осааадешй пленка сверхпроводника. Разработали методика определения степени упорядоченности расположения пор, пригодные к ait для прогнозирования свойств пористых пленок сверхпроводников, так и для контроля качества !1'0 М-А,-

4. Разработаны экспериментальные' методики форкярования микрорельефа в топких плевках. сверхпроводников. Еиорвив предложил и окспернг.'.снталыю рсзлизопшп« ком&аглровошшо подлойот с предварительно тормичсаш обработашшьа тошсгая мгнка!.:л тугопязвшк мо-

тпллов для формирования и0стикс15 НСрОССППОЙ толциш. достоинством

методики является eu сок а я воспроизводимость геометрических размеров и возможность дополнительной локшш&цпи процессов в кашсмос-тгесах.

Ь. Разработана ехспергагснтальпая иотодика фазирования ?«хро-рзльсфа в пленках втеп методом взрксной литогра+яп по слоги тугоплавких металлов, основанная на совйтдепая особенностей охкелзнйя пленок тугоплавких металлов и режпкоз теряооСрзбойи тонких плевок-BTCÎ1. Молодика является уявворсалыюй с точка зргйая материала сверхпроводника и материала подаегхи п позволяет формировать мно-гоуровиовие структуры с яланартзовшпшд.! ко^чгураушш ВТСП. .

6. Разработай мэтодпка расчота колгг'йстсетзк парамэтроз центроз шппишга iî вихревого дмштл з плотах "сверхпроводников из результатов измзревяй l -VCPJI), H(F,H,J) И I (?) характеристик.

/•■птор выносит пя sgnSîit елчдукате рсиовнче полооття.

1. Экспериментально устапоглояпая вихревая природа и роль дв-па',з;ческого беспорядка (термических федктуацпй гаентовыг вихрей Абрикосова) в дассилотшт процессах мйсрсмостшсов Из сверхпроводников с рейеткой А1Ь.

2. Экспериментально установленное влияние пространственно нелинейного потенциала пшгшшга и анизотропии на статические н динамические реями вихревого ' состояния в ювсромостмках

iU¡;Sr2CaCu20tlii, a vajtffi разработанная методика исследования ста-цнопар1ЩХ и нестационарных вихревых процессов в анизотропных сверхпроводниках, позволяющая учитывать присутствие статического и динамического беспорядка и рассчитывать колачествешшо параметра, :;арактерцзущие состояние вихрей в кестких сверхпроводниках II рода.

3. Экспериментально обнаруженный под воздействием температуры, магнитного шля и тока смоцедазд характер изменения формы сигнала ПТШ в Bi?Sr2CaCvt20c+z, свидетельствущий о вихревой активаци-онаой природе явления.

4. Обнаруженное изменение режимов вдкэднга в сверхрешетках Jib-ííbO^-Ub, заключазздееся в тш, что с уцеишелие.ч периода или величины магнитного поля вихревая решетка размягчается и резким сдвиговой деформации сменяется жидким течением, при котором объемная сила пиншшга определяется прямим сумзщровашэм элементарных сил зацепления на слоях оксида.

ь. Экспериментально оонарукешив в сверхрешетках Hb-Culín-llb эффект изменения разности Фаз параметра порядка в интервале 0<ф<1С цежду соседнзс.ш слоягги iib с ростом толщщщ прослойки Culto н изменение размерности сверхрешеток как при изменении температуры, так и при изменении концентрации Кп с сохранение« постоянной толщины прослойки cuíin ¡i, фиксированной температуре.

б. Экспериментально оСнаругетый в сверхрешетках ílb-Cuüi-llb оф&зкт плавления вихревой решетит (фазовый переход первого рода), обусловленный суивствэшшм влиянием- квантовых флуктуация (дшами-ческого беспорядка) па свойства вихрей в Hb-CuMn-Nb.

Y. Разработанные новые принципы формирования микрорельефа-тонких пленок сверхпроводников. на основе использования комбшшро-ванных подложек с предварительно нанесенными слоями тугоплавких металлов и пористого анодного оксида алюминия, достоинством которых является возмоааюсть создания тонкоплекочнах сверхпроводящих микроструктур с пошаешшми эксплуатационными характеристикам!.

Апробация результатов диссертацчи. Результаты, включенные в диссертацию, докладывались на 20-ом (Москва, 1978). и 21 -ом (Харьков, i380) Все союзных совещаниях по физике низких температур, на 18-ой (Дрезден, 1979)-и 21-ой (Варна, 1983) Международных конференциях по физике' и технике низких температур•стран-членов СЭВ, 12-ой Всесоюзной конференции по микроэлектронике (Тбилиси, 1987), 32-ой Международной конференции по проблемам физики и техники

электронных приборов (Ильменау, 1987), Всесоюзном семинаре "Прогрессивная технология изготовления ГИМС" (Москва, 1988), 1-ой Всесоюзной конференции "Электрохимическая анодЦая обработка металлов" (Иваново, 1988), научно-технической конференции "Применение микропроцессорных систем в управлении производством" (Москва, 1988), 5-сП Чехословацкой Конференций "Микроэлектрошша" (Братислава, 1588), Всесоюзном семинаре "СВерхматрица" (Москва, 1389), 9-ой Всесоюзной конференции "Планирование И автоматизация эксперимента В научных исследованиях" (1*осква, 1989), I-оЙ (Нарочь, 1990), 2-оП (Нарочь, '1992) и З.-ей (Пароль, 1994) М&адународкнх конференциях "Современная технологии изготовления i'KiC, включая элемента сверх-яроводниковоЯ электроники"» 4-cfl Шарма, 1991), 6 -ой (Kanbw, 1932) п 7-ой (Турин, 1994) поЦпоналыпл конференциях Италия по проблемам высокотемпературной с^рхлроводямости SAW, 3d «international Conference on Materials and Mediants®. of High Terppsrature Superconductors !lsUTSG3 (Tokyo, 1991), International Conference on Advanced Materials ICM (Strasbourg, 1991), International Conference on Critical Current limitations In High Temperature Superconductors (Warsaw, 1991), 7th International fcorksiiop on Critical Currents If?CC-7 (Alpbach, 1994), 15th International cryogenic Engineering Conference ICEC-15 (Geneva, 1994), international Workshop on Critical Currentя In HTSC (Kyoto, 1994), International Conference "Nonlinear Electronic Devices and Hlgh-T, Materials" (Capri, 1994), International Conference on Applied Superconductivity (Boston, 1994), 2d European Applied Superconductivity Conference SJO/iS-2 (Edlnbourgh. 1995).

Различные части работы в разное время докладывались и обсуждались на се7лш1арах в Физическом институте ш. Н.Н.Лебедева PAit (г Л'осква), Институте Зггаическнх проблем км. П.Л.Капицы РАИ (г.Москва), Егшенерно-фязяческам институте (г.Москва), Физико-техническом .институте низких тешзратур АН Украины {г.Харьков), 2-е:* Римском университете "Tor vergata", Университетах г.г. Флоренция, Неаполь, Салерно, в Национальном институте ядерных проблем (Г.Надуй), в Национальном научно-исследовательском институте по физике твердого тела (Арко феличо-Леалоль), в Институте физики твердого тела и полупроводников АНВ (г.Минск), в Физико-техническом институте AIB (г.Йийск), в БГПА (Г.Минск) й на cemoia-pax в БГУйР (г.Минск).

Но результатам исследований опубликовано 46 статей, 8 матери-

ai.oB и 12 тезисов докладов конференций, получено 8 авторских свидетельств СССР на изобретен;;« и t патент Италии.

Диссертация состоит из введения, общей характеристики работа, семи глав, заключения и списка использованных источшпсов (335 наименований). Изложена на 207 страницах," включая 25 таблиц и 146 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении обоснована актуальность теки диссертационной работы, определена цель исследования. Сформулированы'научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава посвяцевд анализу смешанного состояния в сверхпроводниках II рода. Отмечается различное поведение вихрей в изотропных и анизотропных сверхпроводниках. Кристаллическая структура ЬТСП с высокой степенью анизотропии (Bi:2212, И:2212) моазт быть представлена в виде -свврхироводядах сдоев Cu-02, разделенных диэлектрическими прослойками ВЮ и TLü. Вследствие этого изучение свойств искусственных сверхрэщегок с. различными типами связей ыза-ду слоями и различной степенью ашзотрошш зачастую псмогоот лучае понять процессы, происходящие в ВТСП.

Локию анизотропии п слоистой структуры, отличительными особенностями ВТСП являются малая длина когерентности f и большая глубина проникновения мапттного поля Малые значения f и возможность существования 2D вихрей обуславливают слабую анергию пип-нмнга. Большие значения X приводят к сникешш модуля сдвига вихревой решетки (ВР), сильно размягчая ее и уменьшая когерентный объем, в котором ВР подвергается коллективнону пинщшгу. Мягаость вихревой решетки и небольшие энергии пишвшга создают предпосылки для весьма существенного влияния статического и динамического беспорядков на свойства ВР.

Проводится анализ уравнений-, описывающих вольтамперные характеристики (ВАК) сверхпроводников II рода в присутствии термически активированного крипа потока. Основное внимание уделяется токовой зависимости потенциала щшнинга U(J) и ее связи с пространственной формой U(x). В теории Андерсена-Шма (А-К) зависимость U(J) подчиняется линейному закону ü(J) а 1 - J/J(;0, где J^ - критический ток в отсутствии термических фяуктуаций. В этом случае пространственная форма потенциала пиннинга описывается простым линейным соотношением ü(x) - U(0)í|r/5|-1] и возвращающая сила -dV/ax, действующая на вихрь, находятся в потенциальной яме, постоянна и не

зависит от координаты х. В реальном- сверхпроводнике зависимость U(x) мокет существенно отличаться от линейной, что скапывается на изменении токовой зависимости потенциала пягаяшга U(J).

Рассматриваются различия в фазовых диаграммах (11,?) изотроп-пнх и анизотропных сверхпроводников. Отмечается что в обнчпнх изо-трогпшх сверхпроводниках увеличение динамического беспорядка уменьшает Н , но но вызывает новых фазовых переходов. Напротив, в анизотропных ВТСП в районе II^ возникает новая область вихревого состогашя (фазовый переход первого рода), называемая вихревой жидкостью. Название подчеркивает отсутствие дальнего порядка, характерного для классической решетки вщрей Абрдаосова. ■ Среднеквадратичная амплитуда флуктуацйй вихревой. pe ce «ai записывается в виде <iT> = <u^h>-Kií>, где <и^й> - сродпзквадратнчПоз смещение вихрей вследствие тепловнх флуктуацпй, а <и'> - среднеквадратичное с?леде-

нпе пихрей вследствие квантовых фйуктугций. тэштовнз флуктуация

и

характеризуются числом Гинзбурга Gi = (í?3?o/2f^(0)x.--j-xE,3(0) Г, в

то время кок квантовая - величиной 0* = с?р/ьз. Когда <t/> становится по порядку вэлгпггпз сравнимой с периодом вихревой peraonai at = 1.0ГГ5(Фо/Ш'/г, последняя переходит в ¡ядкую фазу (фазовнй переход порпого, рода). Используя критерий пл тало пня Лпядеманпа, -получаем плэгеюнйо , пра где сь-число

Лйадемапиа. В этом случав длл пустого сверхпроводника {í/?(0)>), I - длина свободного пробега. олжтронов) ; ящшя плавления На плоскости (й,Г) записывается в Ьздо

О - -п-:-_ )

я И+<1+409яЛ)|/г1г.

где 0 =1теу (GD'^JCr /r-l Г, а Q=IQVTí(Gi)l/;,)nT , где

Ri te " Х> \3 -

а - частота обрезания, обочло по порядку волйчяна равная частоте Дебап, ai- эффективное время. аяоктрошюЗ релаксаций,

В то se время, происхоэдэпне границы иззду ретаюм необратимой намагниченностью сверхпросодшша (С ненулоьш критическим' током) 11 обрапмой яомяпшчош'остыз (С »УЛЭБШ КрИТ15Ч8СКИМ током) остаотся пред.ютом дчекуссгЛ. На ойновэзщй анализа энергий, характеризующих вихревое состояние (еиергпя jfripyrocní вихревой р«швткн Уо, гвяпшпга 0р -и тепловая 1'т), показывается, что линяя обратимой намагниченности сверхпроводника всегда. является лмнйей. деппшшйга и не сопровождается фаз с вши переходе!®. Для установления природы лиши обратимой ншагшиенйостй в ВТСП недостаточно проведение

только транспортных ши магнитных измерений. Необходимо пропадание шумовых измерений сеойств втс11 для однозначного заключения о существовании плавленая вихревой рост тки.

Альтернативный подход в изучении перечисленных явлений в вихревых системах - формирование. сверхредеток с аналогичным (огидаэ-мым) механизмом связи мезду слояш. В главе кратко анализируются свойства и различие в поведении свзрхрешеток типа сверхлроводиик-изолятор (3-1-3), сверхпроводаас- нормальный металл (Б-Н-Б) и сверхпроводник-магштний металл (Б-Н-Б). Отмечается вазшость исследования нового, класса свархрешотк: типа сверхпроводник-спиновое стекло в. силу того, что в раде сверхпроводящих соединений, таких как да,_хТ1)ж)йиг, а такте в ВТСП было обнаружено присутствие иаг-нитного порядка типа спинового стекла.

В завершение главы рассматривался техпологичеаше методы и приемц формирования микрорельефа в пленках сверхпроводников. Отмечается перспективность катодов, учитывающих особенности сверхпроводящих материалов, их взаимодействия с материалом подпоим и условиями термообработки. Делается заключение о необходимости разра- 4 ботки оригинальных, технологических приемов, позволяадих создавать многоуровневые структуры с планаризоваишми ког4мгурациями сверхпроводников.

Вторая глава посвящена исследованию и разработке техлологи-ческих рекимов гголучения тонна пленок сверхпроводников и формированию микроструктур на их основе. Подробно рассматривается не год электроннолучевого испарения (ЭЛИ) стехиометрической мииени для получения высококачественных пленок сверхпроводников. Подобным методом' в работе получены планки. толщшой ^0.4 ли и В1г5г2СаСигО0+1 толщиной ^0.8 лил с высокими значениями критических 'токов Jc (ос 105Л/сХ) и температур Гс С1Т. 1 К и 85.0 К). Структурные свойства пленок изучались с помощью метода электронной дифракционной спектроскопии (КЮ) и рентгеновского анализа. Как в случае материалов А1Ь, так и Ш'СП, пленки отличались высокой текстурой и однофазностью. Для формирования сверхпроводящей фазы в ,!1гЦггСаииг0в.х 110с-ие осаждения применялся высокотемпературный от-хсиг при температуре 860*-880°С в течение нескольких часов.

Плешей В1г8ггСаСигО0<1 получались такгсо методом молекулярно-лучевой энитаксии (МЛЭ). В этом случае реализовывалось послойное осаждение Оа-Сц-БгЫ на подложки из ад) (1 СЮ). Испарение В1 и Са осуществлялось из ячеек Кнудсена, температура которых контролиро-

валась с точностью в 0.1°С. Испарение Си и Sr проводилось электроннолучевым мотоДом. Суммарная толщина плеши BSCCO не превышала ЬОО iu. Полученные пленки отжигались в муфельной печи при температуре <х860т8?0°С в течение нескольких минут. В результате были получены пленки BiaSr2CaCuA)r высокого качества с Гс>85 К и Jc>105A/cj? при толщине 100*200 нл.

Решение ряда прикладных и фундаментальных физических проблем сверхпроводниковой микроэлектроники невозможно без использования полупроводниковых подложек. В главе подробно описывается разработанный метод получения тонких сплошных высокотекстурировашшх буферных покрытий из ZrO? на кремшгевых подложках методом термического 01шслэ1шя тетрахлорида циркония ZrCl4- Приводятся результата исследовшшя толщины и морфологии поверхности получае?т пленок в зависимости от вязкости исходного раствора, температуры и времени обработки, а также стабилизирующих кубическую структуру добавок. Показано, что для сшшнтя степени взаимодействия пленки с подложкой необходимо проводить кратковременный (несколько секунд) отжиг пленок Zr02. При этом устойчиво формируется кубическая модзфжзци.ч кристаллической ропетки '¿гОг.

Для улучпенпя эксплуатационных характеристик приборе® на основе слзбосвязшшых пленочных сверхпроводников II рода в ряде случаев необходимо создание в них плапарпой решетки центров гшннинга суСмикропных размеров. С этой целью в работе предложен и реализован метод, основанная на использовании, аористах аноднообработашшх оксидных (ПАО) слоев А1гоэ в качестве подложек для пленок Nb. В случае идеальной пленки расположение пор в А1?03 представляет собой правильную треугольную ранетку субмикрошшх размеров, период которой определяется технологическими реягоаш! анодной обработки Al и, при определенных значениях внешнего магнитного поля Я, может согласовываться с периодом РВЛ в пористой пленке Kb, осажденной на слой ПАО Ai?03. Ключевым моментом в данном подходе является оценка степеш1 регулярности расположения пор в ПАО А1г03 и в осажденной на него пленке ЛЬ. Для этого были разработаны две математические методики. В порвом случае для оценки регулярности расположения пор использовалась одна скалярная величина - расстояние медду ближайшими сосодними порами. Методика позволяет строить гистограммы распределения пор и рассчитывать гистограм.пше признаки, включая среднее расстоянио между порами, однако не дает полную информацию о пространственной корреляции образца. Вследствие этого бил разра-

ботан также метод двумерного анализа поверхности, в основе которого лежит уинокеиие исходного и смененного изображений. В результате били построены пространственные автокорреляционные функции для пористых пленок № на ПАО /»¿2Оз, что позволило проводить сравнение реальной конфигурации расположения пор с треугольной решеткой.

Ложа» осаздения качественных пленок сверхпроводшцсов не менее ванюй, а на сегоднешвй день гораздо более актуальной задачей является получение треоуедай конфигурации тожопленочных элементов. В работе использовался ряд иетодов создания тснкопленсчных 1,с1кроструктур. Помимо традиционных методов (двойное скрайбцрова-ние, электроэрозия, фотолитография), была разработана экспериментальная методика формирования шжрорельефа в тонких планках сверх-проводников, основанная иа использовашш коибишроватшх подлоуок с предварительно термически обработанными тонкими пленкаш тугоплавки металлов. Достоинством методики является шсокая васпроиз-водимость геометрических размеров, возмоиюсть достижения субьинс-рошшх размеров и осуществления дополнительной локализации процессов в мостиках переменной толщины. Для формирования микрорельефа в пленках ВТСИ разработана экспериментальная методика, осповаппая иа методе взрывной литографии по слоям тугоплавких металлов и на совмещении особенностей деструктивного окислешл пленок тугоплавких металлов и реазшов термообработки тои<их пленок ЬТСЛ. Достоинством методики является отсутствие химического воздействия на пленки в процессе формирования шжрорельефа и возможность формирования многоуровневых структур с шанаризовашщмм конфигурациями ВТСИ.

В завершение глаш описываются-методики изморешш электрофизических параметров образцов, в том числе созданная компьютеризо- • ванная установка, позволяющая в автоматическом режиме в реальном масатабе времени проводить следующие операции: контроль и стабилизация с точностью 0.01 к температуры на .заданном уровне, измерониа ВАХ в интервале напряжений от 0.5 лнВ до 500 лВ, измерение зависимостей Н(Т).

В третьед рлаве приводятся результаты исследования термически активированного движения вихрей в микромостиках из сверхпроводников с решеткой А1Ь. Изучение ВАХ автономних микроыостиков позволило получить вахную информацию о характере стационарных и пестацао-парных процессов в материалах с решеткой А15. Особое внимание уделялось изучению ВАХ 'мостиков в широком интервале температур, напряжений, а также изучению свойств образцов в зависимости от их

удельного сопротивления. Для достижения последней цели пленки V3S1 осавдались на подлокки из сапфира (pad0"5+10~40.s-сл) и кварца (рагЮ'3Ол-сл). Для повышения удельного сопротивления пленок НЪ3Бп (с асЮ"5 до лЮ"4 Од- сл) ряд плонок осаздалось с толщиной <0.1 лкл. Такая толлинга незначительно сникала Ге пленок (на 2+ЗЯ), но позволяла, помимо повышения на порядок р, работать при более низ-гак температурах, что сшгаает перегрев образцов.

С учетом влияния термических флуктуация па движение вихрей в рамках модели Л-К DAX шкко" записать в виде

V 1Яоехр[-(У(Г,0!/йвГ){1-Г/1со]] (2)

Где f?0 - некий коэффициент с размерностью сопротивления, а Гс0 -критический ток в пределе равенства нулю энергии пишшнга U, UCT. 0) - опертая пишшнга при те?лпературе Г и нулевом токе смеще-1шя. Обработка экспериментальных ВАХ в области напряжений V<bO ли:В позволила убедиться в справедливости формулы (2). Рассчита1пше значения U составили лЬ+10 ЛэВ, в то время как тепловая энергия для температуры 10 К составляет <1 лзВ, что обеспечивает отноаенио и/1гпТ в пределах 1+20. Наблэдалась корреляция мезду шириной области (по напряжению) справедливости закона (2) и удельным сопротив-легогем пленок: с ростом сопротивления росла область справадливостп экспоненциального закона. Это вызвано тем, что с ростом удельного сопротивления плонок уменьшается коэффициент вязкости движения вирой, что облегчает их термически активированное движение.

Отмечается факт, что для некоторых образцов, несмотря на ка-чествэшюе согласие с теоретическими ВАХ, наблюдалось несоответствие с формулой (2): дифференциальное сопротивление ВАХ увеличивалось. Такое отклонение связывайтся с тем, что в реальном мосткке нсиег существовать достаточно большое количество центров пгашинга с разными значениями U (статический беспорядок). В этом случав

вместо формулы (2) для ВАХ мы долзаш записать ииах

V = ■^ехр[-<и<!Г.О)/?гпГ){1-Г/2со]] P(i7)cS7 (3)

nin

где l'(V) - фупкция распределения потенциала mnmmira по амплитуде, V- минимальное значение потенциала пишшнга, который еще при токе I пишшнгует вихри. Наличие потенциальных ям, меньших, чем те, которые брались во впимашю при анализе экспериментальных данных согласно формуле (2), и приводит к тому, что .¡дайерепциалыюе сопротивление ВАХ увеличивается. Из анализа экспериментальных данных были рассчитаны также характерные скорости движения вихрей в

пленках А15 в области напряжений до 50 лкВ. Они составили значения iíltfVc для образцов с fb=10"50^-oi и aloVc для пленок с сл. Полученный рост скорости движения вихрей с ростом р находится в соответствии с увеличением дифференциального сопротивления Ra БАХ с ростом р: при ода их и тех se токах мостик из пленки с большим р обладает и больший значением Rá за' счет уменьшения коэффициента вязкости.

В завершение главы проводится сравне1шз полученных результатов с репистивной моделью. В рамках этой «одели такхе могзю наблюдать отличное от нуля падение напряжения на мостикових контактах при токах, меньшие критического. Физическая причина этого явления - собственные флуктуации в контакте, которые приводят к отличной от нуля вероятности 2% скачка фазы ф в соседнее состояние и, тем саит, к конечной величине напряженая Vcc&p/dt. Проведенное числен-ша расчеты показали, что поведение ВАХ «остиковнх контактов в ре-зистивной и вихревой моделях существенно разное. В конкретных экспериментальных условиях разштие ВАХ в резнстивной модели' практически отсутствует. Причем эксперимент свидетельствует в пользу вихревой модели. Таким образом, полученные в главе зкеперименталь-ше факты убедительно доказывают вихревую природу нестационарных процессов в исследовашшх микромостиках и существенное влияние термически активированного крипа потока (дошамического беспорядка) на динамику вихревых процессов в сверхпроводниках с решеткой Al5.

Четвертая глава посвящена исследованию когерентного движения вихрей Абрикосова в микромосткках из сверхпроводников с реаеткой Al5. При изучении вольтполевых характеристик (ВПХ) мостиков при постоянном токе смещения, слегка превышающем критический, наблюдался осциллирующий характер зависимости VfB). Период осцилляции определялся отношением кванта магнитного потока Ф0 к площади мостика AB=á>Q/Sb, что свидетельствует о регистрации проникновения одиночных вихрей в мостик.

При прикладывании внешнего электромагнитного излучения частотой / на ВАХ мостиков наблюдались ступенью! тока при иапряяениях V = (п/т)■(hf/2e), где пит- целые числа. Наличие субгармоник ступенек подтверждает вихревой характер процессов. Внешнее электромагнитное поле синхронизирует движение вихрей таким образом, что от начинают двигаться в мостике с периодом по времени, равном 1 /v.J. Своеобразием, эффекта является обнаруженный наш осциллирующая характер зависимости амплитуд ступенек от магнитного поля.

связашшП с изкепешлен взаимодействия цепочек ширей при изменении В, т.е. при изменении числа цепочек вихрей. Обсуждаются условия, необходимые для реализации когерентного движешм вихрей. Отмечается, что для наблюдения большого количества ступенек необходимо создание высококачествешшх пленок с 'i'^WK для №)3Sn и «17К для V S1. lia ряде образцов наблюдались ступеньки тока при напряжениях Ч -raúif/Ze. Эффект обьясняется снпхро1В1зациеП многострочечного двияенил вихрей. Фактически происходит сппхрош5зац1!я движншя решетки вихрей, образующейся иод действием тока смещения. Этот экспериментальный факт свидетельствует о перспективности применения вихревых ижромостнков в СВЧ технике.

При нзучсшш ВНХ контуров, состоя&гп из двух параллельно включенных гакрог,¡остяков, наблюдались регулярные осцилляции напряжения, опредэляксщсся квантованием магнитного потока в контуре я достигающие амплитудн 60 лиВ при суммарном тске через мостики 1 лА. Это соответствует амплитуде осцилляция критического тока 150 мсА. С повыаеппем рабочей тегягературы дифференциальное сопротивле-1шэ иоспшов уменьшается (при переходе от гелиевых температур до водородных - па порядок). Это приводит и yweiibscnnn а>лплптуды осцилляция напряжения и затрудняет наблюдение квантовых макроскопических эффектов вблизи г . Регулярная (без сбоев) пнгерфереицион-ная картина разруизлась в полях, превшастдх 1Э. Указашюе обстоятельство связано с прошпшовениом Bitxpeñ в саму пленку и определяется достижением суммарным магнитным полем зшчошя н . В то яе время пленки остаются сверхпроводящей до.полей // , которая служит верхней границей существования осцилляциоштх эффектов, свя-зашшх с явлением квантовой интерференции в сверхпроводниках.

В пятой г.чаве исследудася динамические вихревые процессы в митсромостиках В1.5г.,СаСиг0й1 ^. Из вида ПАХ автономия Мостиков в рамках модели Л—К (уравнение (2)) определяется зависимость потенциала пишшнга от тока смещения при JiJc0- При низких теиперату-рах, вдали от' Т , температурной зависимостью потенциала пиннипга молю пренебречь. Лине Пиал аппроксимация зависимости U(J ) к .7=0 дает нам кажущийся потенциал пишшнга в пределе Т= О, .1=0, *ад<О.ОЬЗО лэВ. Для получения более полной информации о потенциале гашнипга и его температурной и токовой зависимости проводились, измерения Шî,J). Сопротивлешю, возникающее благодаря крипу потока определяется актшзациогашм уравнением R=RQexp{-V(T,J,B)/k T). Веря во внимаше тот факт, что U в обцем случае- зависит от теше--

ратурц Г, тока смещения J и индукции магнитного поля В, анализируя экспериментальные кривые Н(ТЛ,В) при фиксированных значениях J и Й, мокло получить информацию о величию и и его температурной зависимости. Потенциал пшшинга определяется величиной ~Ал1(1пН)/сйГ>. Однако, с учетом того, что и сам потенциал и явля-

Б - '

отся функцией температуры, первая производная кривой Аррениуса будет соответствовать эффективному потенциалу и'

и' = -к а(\пн)/шг' = и - щ)/ат (4)

Коррекциодаий член в уравнении (4), -2Ш/с2Г, макет внести весьма существенные поправки в определение реального потенциала пшшинга. Ь рачках теор1ш пшзоурга-Ландау в предположении, что обьем центра шпшинга равен обьему связки вихрей |п(Г)аг3п, где п принимает значения 1,2 и 3, было получено, что температурная зависимость потенциала пшпяшга записывается в виде

(5)

где :=У/Гс- Анализ экспериментальных результатов, проведенный для пяти образцов ШССО, показал, что при отсутствии внешнего магнитного поля наилучшее совпадение с экспершентальшми результатами дает показатель степеш! п=3, что свидетельствует о двумерной природе центров пиннинга в ВЗССО, локализованных в Си-02 плоскостях. Лолучешшя температурная зависимость и(Т) позволила определить абсолютные значения потенциала пиншшга и его токовую зависимость, рис.<. Сплошная линяя на рис.1 соответствует уравнению

ии) - и(оЯ(1-/),/г - ./-асов,/] (6)

справедливому для синусоидальная формы потенциала пиншшга ОЛ/,/^. Таким образом было получено экспериментальное подтвер^-дегае существования пространствешо нелинейной фор»*и потенциала-

№с.1. Зависимость U^J) для пяти образцов ВБОСО.

ппшвшга в В!5ССО.

С развитием представлешй о природе высокотемпературной сверхпроводимости больное значение приобретают экспериментальные дашше, позволяющие проводить корреляцию макроскопических свойств сворхпроводшка с его микроструктурой. 13 конечном итога это оказывается пагянм для получения информации о природе центров пштинга п путях повыаенил критических токов, описывается оригинальная мо-тодшеа определения плотности центров гоппгалга пр из нзмерешм зависимости и(,1) я собственной частоты колебания вихрей По внутри потенциальной ямы из зависимости ¿С(Т). Проводится сравнительный анализ взлич!ш п для пленок ШССО различного качества (получегашх методом ЭЛИ а Ш1Э). Показано, что вследстшш различая экспериментально полученной плотности п я оптимальной, оцененной как л аО. 1 Гга1.1x10 'V2, значения плотностей Критических токов

р.ор г

моеот отличаться от своего максимального значения. Если для пленок ЮССО, приготовленных методом ЭЛИ гг^Ю|7Х2>п (чем мохно обь-

Р р.»р

яспнть слегка затпкшшэ значения Г <85Л), то для НЛЭ гшшоя плотность дефектов п »9.9x10 <глг<п , что обуславливает значения ' • р р.°р

Г >85Я. значения С1() были оценены кшс лекаыив в диапазоне 5+50 ИМ.

Вапзрааюцал часть главы посвящена исследованию механизма возникновении произвольных телеграфия шумов- (ГГП11), обнаруженных в гяшромостиках И5ЕС0, п районе сверхпроводящего перехода. ПТЙ проявляются в пидо скачков напряжения амплитудой ЬУ«1+3 лив мегщу двумя значениями V и ассоциируются с модель» двухуровневого флук-туатора. Приводятся экспериментальные результата исследования динамики изменения Форш сигнала ПТШ в зависимости от температуры, тока смещения и внешнего магнитного поля. Анализ этих данных, а также анализ возможных механизмов, позволили однозначна заключить о вихревом активациогаюм характере процессов, связанных с возникновением ПТШ. На основшвш экспериментальных данных построена качественная картина динамики изменения пространственной формы потенциала пиншшга вблизи Г , учитывавшая узкий диапазон по темпе-ратуре, току и магнитному полю, в котором наблюдаются ПТШ.

В шестой главе исследуется влияние пространственно нелинейного потенциала пишпшга на динамические и статические вихревые процессы в микромостиках 1БСС0. Путем аналитического исследования влияния пространственной формы потенциала пиннинга на его токовую зависимость показано, что для периодической функции И(х) зависимость U[j) представляется в виде U^J)K{\-J)m^ 1-5оз<2.0. Для глад-

кой периодической функции с определенной третьей производной U<3)(x), п=1.Ь. Отметим, что уравнение (6) хорошо аппроксимируется законом (t-J)'-b.

При исследовании ВАХ микромостиков в рамках модели А-К Получена аномальная температурная зависимость кажущегося потенциала пишпшга'и (Г) при Т<6и К; с Понижением температура значвкня потенциала пиннинга уменьшаются (рис.2,' кружки). Этот эффект был обьяснен движением изолированных вихрей в поле пространственного нелинейного потенциала пиннинга в присутствии распределения последнего по амплитуде я периоду. В качестве отправного момента рассматривается некогерентное взаимодействие изолированного вихря с синусоидальным потенциалом пиншшга. При этом задача сводится к решению нелинейного уравнения

dJ/61* = -exp i-VU)/kBn (7)

где t*=(2Bfl0ai/tit)d2Ic0)=ct, (t-время, d - толщина пленки). Рассчитанные согласно (7) временные "зависимости затуха1шя тока I отличаются от логарифмического закона, следуодего из модели А-К. Средняя скорость крипа <dr/dlni>, рассчитанная в определенном временном интервале, дает кажущийся потенциал пиннинга При решении

уравнения СО количество подгоночных параметров удалось свести к одному - временному интервалу интегрирования. Поскольку записи-' мость и (?) получена из анализа ВАХ в области напряжений 1+10 лкВ, вначале анализировались временные интервалы в один порядок величины. Наилучшее согласив было получено для интервала 10 7+Ю~6сек, которые являются типичными временами нахоадения вихря в контакте при (кривая а) на рис.2). Введение логарифмического распределения высоты и ширины потенциального барьера

IU 2D III 411 5<l (1(1 IK Ml

ПК)

Рис.2. Зависимость У (¡0 для BSCC0.

позволил более внимательно проанализировать зависимость и (Т). Па рис.1 кривые Ь),с) соответствуют результатам численных расчетов для ширины распределения о=0.1 и 0.2, соответственно. Результаты хорошо объясняются в рамках модели идеального критического состоять. При температурах вблизи Ус тепловая энергия в ВТСП достаточно велика, а энергия ¡ЗП22!Нга мала. В результате малые токи ^J< активируют движение вихрей, получаемые значения -и и его температурная зависимость близки к реальным. Вследствие этого значения V, полученные нами для сверхпроводников с решеткой А15, являются истинными, т.к. они определялись при тешературах, близкой к критической. При низких тешературах энергия К? мала, необходимо пршсладывать большой ток №«/с0), чтобы наблюдать ту г» степень активационного двикения (т.е. то но падение напряжения на образце). Это означает, что определяемая в данном случае энергия пин-нинга мала и уменьшается с понижением температуры.

Как елодует из рис.2, результаты числетшх расчетов, прове-дешше во временном интервале в один порядок величины, недостаточно хорош согласуются с экспериментальными данными. Этот факт связывается с пространственной неоднородностью потенциала гацвшнга. Характерная частота движения вихрей в таком образце, 0=00ехр(~У/йпГ), может обладать сильной неоднородностью даже при слабых изменениях Щх). Эта гипотеза была подтверждена результатами интегрирования уравнения (7) в более широком временном интервале, 10~6+10"3сея (пунктирная кривая на рис.2).

Основываясь на разработанном подходе, было исследовано влияние беспорядка на динамику вихревих процессов. В частности, вводя в теорию А-К пространственно нелинейный потенциал пигавшга в присутствии его неоднородности по амплитуде и ширине был обьяснен эффект изменения с температурой кривизны ВАХ, отложенных в двойном логарифмическом масштабе. Отметим, что в рамках классической теории Л-К кривизна 1пУ-1п1 кривых всегда положительна. Разработанная модель позволила получить качественное и количественное согласие между результатами расчетов и данными измерений. Как следствие, были получены средние расстояния меаду центрами гашнвнга в В5СС0, которые находятся в хорошем согласии с аналогичными данными, полученными в главе 5 из измерения У (.7);

Далее описывается исследование влияния магнитного поля на механизмы гашнинга. Показано, что для детального изучения пиннинга в ВТСП необходим комплексный подход, заключающийся в одновременном

изучении температурной, полевой и токовой зависимостей U. для этого б ила исследованы зависимости H(T,I1,J) двух образцов BSCC0, приготовленных методом Ш1Э. Магнитные поля изменялись в диапазоне 0.1+3.0 Т пря изменении температуры от 20 до 100К и плотности критических токов от 10 до 5x104 А/сл2. Обработка экспериментальных данных проводилась в рамках модели смещения вихревой 1шти в соседнее состояние и в рамках теории пластических дефорлаций вихровой Л5ПШИ в а/изотропном сверхлроводшгке с образованием двойного изгиба. Показано, что только на основании изучения зависимостей И(Т) и U(II) невозможно сделать однозначное заключение о механизмах пиннинга в М'СП. Более того, покапано, что для первой модели существует несоответствие в выборе показателя степени п в температурной зависимости U(Т), уравне!ше (5). Если из зависимости [/(/!) следует выбор /1=2, то зависимость U(T) дает наилучшее согласие ыезщу теорией и экспериментом для п-1. Такое несоответствие связано, по-вндамоку, с тем, что модель смещения вихревой нити в соседнее состояние не учитывает эффектов анизотропии. Б то sto время модель пластических деформаций с учетом возможной анизотрошш вихря хорошо описывает экспериментальные зависимости U(1I) и U(T).

Вместе с тем, исследования зависимостей V(J), проведенные для разшх значений магнитного поля, позволили зарегистрировать изменение зависимостей U(J): при II, меньше некоего поля H зависимоехк U(J) хорошо описывается уравнением (6), справедливом для синусоидального потенциала, в то вромя как при fi>ffo зависимость U(J) становится логарифмической, часто наблюдаомой для DTCII в силышх маг-нитннх полях. Было.обнаружено, что для BSCCO Т. Поскольку

токовая зависимость потенциала пиннинга связана с его пространственной формой, то языеивше в характере зависимости U(J) было связано с изменением характера пиннинга с ростом магнитного поля. В этом случае, в слабых магнитных полях (ff<//nJ взаимодействием мезду вихрями можно пренебречь и рассматривать движение изолированных вихрей в поле но возмущенных центров нишшнга. в предположении, что' в равновесном состоянии все вгари распределены по наиболее "глубоким центрам пиннинга и с учетом статистического распределения для энергии шпппшга, получены аналитические выражения для зависимости U(H) в слабых магнитных полях для экспоненциального и гауссовского распределений (Ц«-1пй). Показано, что отклонение экспериментальных данных от полученных выражений не превышает IX. При И>Н0 рассматривается движение связок вихрей в поле центров пиннинга, которое

деформирует решетку и вызывает силы упругости, стремящиеся возвратить вихри в положение равновесия. В рамках этих предположений получено выражение, описывающее зависимость И(Н) в сильных магнитных полях (Уос1-//). Оценена длина когерентности вихревой нити вдоль оси с, 1о. 051а составила «30 на в поле 1 Т. Этот результат свидетельствует о том, что составляющую вихревую нить 21) вихри из разных Си-0? плоскостей чувствуют друг друга и общий характер размерности вихря является трехмерным. С ростом поля значение ¿с уменьшается.

В завераение главы описывается исследование обнаруженного температурного закона подобия для силы пиннинга в пленках С5СС0 в штервале температур 20+50 К и полей.0.1+4.1 Т. Полученный закон обьяспеи на основе теории А-К, но с учетом нелвдейного характера токовой зависимости энергии пшшинга, а такие мультипликативного характера температурной, полезой и токовой зависшюстей V. В рамках этих предположений получено обобщающее выражение для силы шш-щшга У^ в зависимости от магнитного поля Н. С учетом экспериментально полученной логарифмической' зависимости ни) получено хоро-пее согласие (в пределах 1%) между измеренными зависимостями силы приведенной силы пивдинга / =Р /Р ^ от приведенного тгштюго поля Ь=Н/И', где 11' - поле обращения в ноль криттока образца. Модель также обьясняет полученную линейную зависимость Рр1т11Ш'), которую стандартные модели, основанные на представлении о пластических дефэрмащшх вихревой решетки и не' учитывающие эффектов крапа потока, обьяснить не в состоянии. На основания сравнения с экспериментальными дащшми получены доказательства наличия распределения в пространственной форме потенциала пиннинга.

В седьмой главе исследуются сверхпроводящие свойства тонкопленочных микроструктур с искусственными решетками центров гошиин-га: планарные и слоистые структуры. Поскольку синтезированные микроструктуры основывались на N0, вначале описываются результаты исследования влияния морфолопга поверхности тонких пленок ИЬ на их 1сритические параметры. В результате электронномикроскопических исследований, а таюке исследований с помощью сканирующего туннельного микроскопа пленок НЬ с разными толщинами, приготовленных методом магнетронного распыления на постоянном токе, обнаружено, что размер гранул в пленках растет с увеличением толщины и составляет от 1 до 3 величин толщины пленки. Проведенные исследования зависимостей 1с(Н,в) и ¡¡^(в) для пленок Кб на монокристаллических подложках позволили сделать вывод о домииируодей роли границ зерен в

гок как центров пиншшга. При исследовании зависимости В (Т) для пленок гоюСия, осаздешшх на ПАО слои А1, наблюдалось увеличение

И^ при полях, кратких полю согласования Вт= 2Ф0/у6Го^ и определяющимся технологическими резотмамп анодной обработки слоев А1. эффект обьясияется ослаблением сверхпроводяцего параметра порядка магнит-1шм полем в полях, крапай Вю.

Приводятся результаты исследований зависимостей 1с(Н,Т,в) и Н^Т.В) в свехрешетках. типа 5-1-8 (1ГЪ/11ЬО ). Необходимая конфигурация образцов (ширина от Ь до Зи лил, длила 100 лкд) создавалась методом фэтолитогрзфгги с последующи химическим травлением. Наблюдаемый на всех образцах при 0=0" резки!! максимум с полушириной пика 3+Ь°, свидетельствовал о хорошем качестве слоистой структуры (плоскостности и параллельности слоев). Полученные результаты при исследовании свидетельствуют о двух механизмах пиншшга в

сверхреиетках с разным периодом. В слоистых структурах с большим периоде!.) (>Ь0 на) критический ток в силышх полях ощюдэллется сдвиговыми деформацияш вихревой репетки, о чем свидетельствует полученная зависимость Р оЛ0,5(1-?1)г. При уменьшении как периода слоев, так и величины мапштного поля, решетка разрушается, вихри переходят в регам «идкого течения и обьемная сила пшшинга определяется прямы?.! суммированием элементарных сил ШППШНГа на слоях оксида. Как результат, экспериментальные дашие описываются соотно-со1шем РоЛ( 1-Гг).

По второй части главы приводятся результаты исследований сверхреаюток нового класса: на основе НЬ с прослойками из сплава СиКп, явля иногося При низких температурах спиновым стеклом. Толщина ИЪ была постоянно!; во всех образцах (23 )и), в то время как толщина СиНп менялась от 0.4 до 5.0 >и. Кроме того, использовались две концентрации Мп в сплаве СиКп: '¡% и 141, Па основашш зависимостей Т, от толщины СиНп исследуотся механизм связи мезду слоями №. Полученное немонотонное поведешю Тс('■{,) не удается описать в рамках теорий Де Еенна-Ввртхамера для случая эффекта близости, и Хаузера-Вертхвмера (Х-В), которая учитывает разрыв купе-ровских пар как за счет эффекта близости, так и вследствие присутствия произвольно расположенных магнитных примесей в нормальных слоях. Обращается внимание на то, что при бц>3 нл наблюдался рост Тс, который не предсказывается теорией Х-В. Среди всех возможных проанализированных теоретических -моделей наилучшее согласие было получено с теорией Радовича и др., описыващей сверхрешетки типа

сверхпроводник-ферромагнетик. Проведенные численные расчета позволит убедиться в качественном согласил с этой теорией для случая слабого ферромагнетика. Немонотонное поведение Тс(dv) (резкое уменьшении ï'c и диапазоне 10*50 атошшх слоев СиЫп и последующий слабый рост) обясняются аффектом измзнешм разности фаз параметра порядка в 1штервале 0<(р<% мекду соседнш,ш сверхпроводящими слоями.

При исследовании температурных зависимостей параллельного верхнего критического поля j (Î') для сверхреиеток с г^>3 ?lj обнаружено изменешю размерности- сверхреаеток (3D,2D) с пони-.::енкем теилературн, связанное с температурной зависимостью £^(7). Двумерный характер сверхпроводимости был подтвержден результатами измерений при температуре, меньшей температуры кроссовера, зависимость ¡¡^(Q) при 0=0° имела резкий излом, характерный для двумерных систем. Кроме того, Сыли рассчитаны ряд других параметров исследозаниих сверхреаеток: Cjj. степень анизотропии И/п.

Одним из преилуцеств сверхреаеток с капштиыми прослойкаггп является возможность регул;гроваш1я их степени анизотропии и размерности при фгжеировагаюй температуре Оез изменения толщины нормальной прослой®, а только за счет изменения когщеитрацш 1!п. Из измерений //^(0) для образцов с ci.6 ил, но с различными концентрациями lin, установлено изменение размерности с 3D для систем с меньшей концентрацией fin до 2D с ростом концентрации Мп.

В завершение главы описываются результаты исследований свойств вихревой реыетки в ооразцах iib/Cuîin в перпендикулярных магнитных полях. Анализируя изменешю зависимостей fi('!',!!), было

т (К)

Рис.3. Линии плавления вихревой решетки для четырех образцов НЬ/СиНп. Сплошные линии рассчитаны согласно уравнению (1). На вставке показана фазовая диаграмма одного из образцов НЬ/Сийп.

область низких температур без изменения ее формы. В то же время в низкотемпературной части кривой появляется "хвост", характерный для анизотропных ВТСЛ. Обычно подобный эффект связывают либо с кроссовером крип-точение потока, либо с изменением размерности вихрей (переход Глазмана-Кошелева (Г-К)), либо с переходом Бере-зипского- Костерлица-Таулеса (ЬКТ), либо с плавлением вихревой решетки. Приводится подробный качественный и количественный анализ этих механизмов. Показывается, что теория квантового плавления вихревой решетки (уравнение 1) наилучшим образом описывает полученные экспериментальные данные(рис.3). Для всех образцов отношение

£?*/-/о1>10г, что указывает на доминирующую роль квантовых флуктуа-ций (динамического беспорядка) в смещении вихрей из положения статического равновесия. Сплошные линии на рис.3 получены, используя с и т;^ в качестве погоночных параметров'. Для всех образцов сь находилось в диапазоне 0.1+0.2, а тг - (2+5)х10"'3 с.

Основные результата работы заключаются в следующем:

I. Впервые проведено комплексное исследований транспортных свойств микромостиков из сверхпроводников с решеткой А15, установлена вихревая природа диссипативных процессов в микромостиках из сверхпроводников с решеткой Л1Ь. Обнаружено проявление термически активированного крипа потока (динамического беспорядка) в транспортных свойствах сверхпроводников II рода с параметром Гинзбурга-Ландау ж » 1.

2. Впервые в пленках В125ггСаСиг0а>г экспериментально определена зависимость энергии пиннинга от тока смещения !]{}) в слабых магнитных шлях. Зависимость описывается законом а (1-./)э/г. Показано, что показатель степени 3/2 свидетельствует о том, что пространственная форма потенциала пиннинга и(х) описывается гладкой периодической функцией с определенной третьей производной иш{х). В первом приближении функция У (г) аппроксимируется синусоидой.

3. Разработана феноменологическая модель, позволяицзя учитывать влияние статического беспорядка на динамические вихревые процессы в автономных мостиковнх контактах из жестких сверхпроводников II рода и заключающаяся в учете некогерентного взаимодействия квантового вихря с периодическим потенциалом пиннинга в присутствии распределения последнего по амплитуде и периоду. В рамках мо-

дели объяснены экспериментально полученная аномальная температурная зависимость эффективного потенциала пиннинга при низких температурах, эффект изменения с теьшературой знака кривизны ВАХ, отложенных в двойном логарифмическом масштабе, а такие возникновение в тонкопленочных микроструктурах Bl2Sr2CaCu2O0(i произвольных Телеграфных шумов.

4. Разработана модель, позволяющая на основании анализа экс-пер1ментальных данных определять поле кроссовера из режима изолированного вихря в рейда формирования малых связок вихрей с ростом магштного поля. Впервые закон подобия для силы пиншшга объяснен в рамках модели крипа штока А-К с учетом нелинейного характера токовой зависимости энергии пинганга и мультипликативного характера температурной, полевой и токовой зависимостей U.

5. В сверхрешетках Ift-KbO -fib впервые обнаружено изменение механизма шпппшга с изменением периода сверхрекетки в параллельных магнитных полях. Показано, что в слоистых структурах с большем периодом критический ток в сильных полях определяется сдвиговой деформацией вихревой решетки, а с уменьшением периода слоев решетка разрушается, вихри переходят в режим жидкого течешш и объемная сила пиннинга определяется прямым суммированием элементаргшх сил зацепления на слоях оксида.

6. Установлено, что в слоистых структурах типа сверхпроводник (lib) - спиновое стекло (СыМп)изменение размерности и анизотропии возможно не только за счет'изменения температуры и толщины прослойки иесверхлроводящего материала, но и за счет изменения концентрации fin при постоянной температуре и толщине СиМп. Впервые в сверхрешетках fft/CuKn в перпендикулярных магнитных полях наблюдалось плавление вихревой решетки (фазовый переход первого рода), вызванное квантовыми флуктуациями.

7. Разработаны принципиально новые экспериментальные методики формирования микрорельефа тонких пленок сверхпроводников, заключающиеся в использовании предварительно нанесенных на диэлектрическую подложу рельефных слоев тугоплавких металлов с последующи« их окислением.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Головашкин А.lt., Лыков А.Н., Прищепа С.Л. Исследование применимости вихревой модели для мостиковых .контактов из сверхпроводников с решеткой AI 5 // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1979. Т.Т6. В.4. С.1316-1325.

2. Головашкин А.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л. Характер проявления квантовой интерференции в сверхпроводящих контурах. из VgSi // Журнал технической физики. 1981. Т.51. В.8. С.16Т6-1680.

3. Лыков А.Н., Прилепа С.Л. Экспериментальные доказательства справедливости вихревой модели процессов в мостиках из сверхпроводников с решеткой А15 // Препринт Ф'ЛАН СССР, 1983. N 159. 28с.

4. головашкин А.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л. Особенности микромостиков из сверхпроводников с решеткой AI 5 // Краткие сообщения по физике ФИАН СССР. 1983. N 12^ С.45-49.

5. Лыков А.Н», Прищепа С.Л. Термически- активированный крип потока в микромостиках из сверхпроводников с решеткой AI5 // Физика твердого тела. 1984. Т.26. В.4. С.961-968.

6. Лыков А.Н., Прищепа С.Л. Новые эффекты в сверхпроводящих вихревых мостиках // Физика низких температур. 1984. Т.10.' В.1. С.43-48.

7. Головашкин A.M., Лыков А.Н., Линьков Л.М., Прищепа С.Л. Наблюдение температурной неустойчивости на пленках ниобия с локальным дефектом .// Физика твердого тела. 1984. т.26. В.10. С.2985-2989.

. 8. Головашкин. А.Н., Лыков А.Н., Лыньков Л.М., Прищепа С.Л. Слабосвязаннне сверхпроводники в криогенной микроэлектронике // Зарубежная электронная техника. 1985. N 4."С.65-90.

9. Головашкин А.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л., Лыньков Л.М., Пименов О.Г., Семеняков Л.В., Максимов A.A. Сверхпроводниковне элементы микроэлектроники с субмикроиными размерами // Препринт ФИАН СССР. 1986. N 125. 49с.

10. Лыньков Л.М., Прищепа С.Л. Физические и конструктивно-технологические метода повышения разрешающей способности фотолитографии // Зарубежная электронная техника. 1987. N 7. С.40-57.

11. Деда В.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л., Лыньков Л.М., Семеняков Л.В., Самохвал В.А., Костючегасо С.А. Ниобиевые пленки ня пористых подложках'// Препринт ФИАН СССР. 1983. N 27. 39с.

12. Деда В.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л. Критические токи в

текстурированных пленках ниобия // Препринт ФИАН СССР. 1989. Н 73. 44с.

13. Линьков Л.М., Прищепа С.Л. Тонкие пленки высокотемпературных сверхпроводников на полупроводниковых подложках // Зарубежная электронная техника. 1990. N 12. С.24-31.

14. Алфеев В.Н., Глыбин В.П., Захаров В.И., Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Соловьев В.В., Цейгер Е.Н. Буферные слои кубического диоксида циркония на кремниевых подложках // Письма в Журнал технической физики. 1990. Т.16; В.4. С.19-24.

15. Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Семэняков Л.В. Регулярность микроструктуры аноднообработанных слоев // Доклады АН БССР. 1990. Т.34. В.З. С.238-242.

16. Дедю В.П., Лыков А.Н., Прищепа СЛ. Критичеerase тога в слоистых структурах на основе ниобия // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1990. Т.97. В.З. С.872-879.

17. Лыньков Л.М., Прицепа С.Л., Соловьев В.В., Цейгер Е.Н. Структура, текстура и старение тонких пленок ZrOg // Физика твердого тела. 1991. Т.33. В.1. С.19-24.

18. Голямина E.N., Дедю В.И., Лыков А.Н., Прищепа С.Л., Трояновский A.M. Влияние микроструктуры на критические параметры пленок ниобия // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1991. Т.4. В.7. С.1430-1434.

19. Прищепа С.Л., Вальо Р. Современное состояние развития методов получения тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников в Италии // Зарубежная электронная техника. 1991. N 12. С.45-58.

20. Attanasio е., Karltato L., Nigro A., Prlschepa S.L., Sca-Гито К. Keallzatlon and Characterization of e-beam Completely Evaporated BSCCO Thin mms // Modem Physics Letters B. 1991. V.5 N 18. P.1203-121l.

21. Golyamina E.M., Bedyu V.I., Lykov A.N., Prlschepa S.L., Troyanovskll A.M. Dependency or Superconducting Films Critical Parameters on Their Mlcrostructures // Physlca C. 1991. V.185-189. Part 3. P.2031-2032.

22. Attanasio C., Balestrino G., Maritato L., Nigro A., Pris- -chepa S.L., Scaiuro R., Vagllo R. Properties of Highly Oriented BSCCO Thin Films // In: High Tc Superconductor Thin Films. Elsevier Science Publishers B.V. New York. Ed. Correra L. 1992. P.395-400.

23. Jung G., Savo В., Prlschepa S.L., Maritato L., Attanasio

гв

С., Vecchione A. Pinning Centers In c-axis Oriented Bi-Sr-Ca-Cu-0 Thin Films // In: Progress in High Temperature Superconductivity, World Scientific. Singapore. Eds. Baran M., Gorzkowskl W., Szymc-йак H. 1992. V.30. P.192-215.

24. Жцанович С.В., Лыньков Л.М.Прищепа С.Л. Селективное осаждение тонких пленок YBaCuO на различные подложки для создания высокотемпературных сверхпроводниковых микроэлементов // Зарубежная электронная техника. 1992. N 2. С.3-11.

25. Attanaslo С., Marltato L.. Prischepa S.L., Scafuro R. Flux Creep Effects In the Transport Properties of c-axis Oriented BSCCO Thin Films // Journal of Superconductivity. 1992. V.5. H 2. P.107-114.

26. Attanaslo C., Marltato x., Prischepa S.L., Scafuro R., Vaglio B. Nonlinear I-V Characteristics Above Tc(R=0) in Bi-Sr-Ca-Cu-0 Thin Films // Physical Review B. 1992. V.46. N 14. P.9244-9246.

27. Лынькоу Л.М., Пршчэпа" С.Л., Семенякоу Л.В, Магчымасць прымянення анодных акс1дных слаеу алш1н1ю для стварэння звышпра-водных в1хравых структур // Весц1 АН Беларус1.. Сер. ф1з.-мат. на-вук. 1992. N 1. С.87-91.

28. Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Самохвал В.А., Семеняков Л.В. Двумерный анализ аноднообработанных слоев // Журнал технической физики. 1992. Т.62, В.4. С.156-161.

29. Селезнев-И.Л., Кданович С.В., Попов В.А., Прищепа С.Л. Автоматизированная система для электрических измерений при низких темпертурах // Приборы и техника эксперимента. 1992. Н 6. С.210.

30. Лкньков Л.М., Соловьев В.В., Шитаккова 3.И., Прищепа С.Л. Импульсная термообработка алкоксидов циркония на различных подложках // Доклады АН Беларуси. 1993. Т.37. В.З. С.45-47.

31. Lykov A.N., Marltato L., Prischepa S.L., Zhdanovitch S.V. Pinning Potential Transport Measurements of Bl-Sr-Ca-Cu-O- films // Journal of Superconductivity. 1994. V.7. N 5. P.849-851.

. 32. Attanaslo C., Marltato I., Salvato №., Lykov A.N., Prischepa S.L., Zhdanovitch S.V. Spatially Nonlinear Pinning Potential in BSCCO Films // In: Critical Currents.in Superconductors. World Scientific. Singapore. Ed. Weber H.W. 1994. P.280-283.

33. Кданович С.В., Лнньков Л.М., Прищепа С.Л. Применение обратной сухой литиографии по слоям тугоплавких металлов для формирования микрорельефа тонких пленок высокотемпературных сверхпро-

водников // Доклады АН Беларуси. 1994. Т.38, В.5. С.118-121.

34. Salvato fi., Attanaslo С., Coccorese 0., Marltato L., Prlschepa S.L. Superconducting and Structural Properties of BSCCO Thin Films by Molecular Веал1 Epitaxy // Cryogenics. 1994. V.34. 1CEC Supplement. P.859-862.

35. Prlschepa S.L., Lynkov L.M., Lykov A.N., Dedyu V.I. Porous Anodic AlgOg Layers lor Superconducting Films // Cryogenics.

1994. V.34. ICEG Supplement. P.851-853.

36. Attanaslo C., Coccorese C., Marltato L., Prlschepa S.L., Salvato id. Superconducting BSCCO Thin Films Obtained by KB3 // II Nuovo Clmento D. 1994. V.16. N.12. P.1961-1965.

3T. Attanaslo C., Coccorese C., îlarltato L., Prlschepa S.L., Salvato M. Flux Motion In HTSC: The Role of Washboard-Type Pinning Potential // In: Nonlinear Electronic Devices and Hlgh-Tc Materials. World Scientific. Singapore. Eds. Parmentler R.D., Pedersen N.F. 1995. P.75-87.

38. Attanaslo C., Marltato L., Prlschepa S.L., Salvato M., Engel B.H., Falco C.M. Superconducting Properties of Nb-CuMn Kul-tllayers // Journal of Applied Physics. 1995. V.75. N 2. P.2081-2086.

39. Attanaslo C., Coccorese C., Marltato L., Prlschepa S.L., Salvato M. lib Llft-Off Procedure Tor Mlcropatternlng BISrCaCuO Thin Films // Journal of Applied Physics. 1995. V.75. N 2. P.2196-2198.

40. Attanaslo C., Marltato L., Coccorese C., Prlschepa S.L., Lykov A.N., Salvato M. Experimental Investigation of Pinning Potential Shape In Bi-Sr-Ca-Cu-0 Films // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 1995. V.5. N.2. P.1359-1362.

41. fiercaldo L.V., Attanaslo C., Coccorese C., Marltato I., Prlschepa S.L.,- Salvato M. Superconducting and Spin-Glass Interaction in Coupled Layered Structures // In: Nonlinear Physics: Theory and Experiment. World Scientific. Singapore. Ed. Kruskal M.

1995. P.75-78.

42. Прицепа С.JI. Определение среднего расстояния между центрами пиншшга в ВТСП // Весц1 АН Беларусь Сер. ф1з.-мат. навук. 1995. N 3. С.218-220.

43. Attanaslo С., Coccorese С., Kushnir V.N., Marltato L., Prlschepa S.L., Salvato M. Experimental and Analltycal Study of Pinning Mechanisms in High-Temperature Superconductors // In:

Institute of Physics Conference Series. 1995. V.148. P.299-302.

44. Attànaslo С., Coccorese С., Kushnlr V.M., Marltato 1., Prlschepa S.L., Salvato M. Magnetic field dependence of pinning mechanisms In BSCCO thin films//Physlca C. 1995. V.255. N.3&4. P.239-246.

45. Attanaslo C., Coccorese C., Marltato L., Prlschepa S.L., Salvato i., Erigel В., Falco С.M. Quantum Vortex Lattice Belting In Nb-CuMn Multilayers// Physical Review B. 1996 (В печати).

46. Прищепа С.Л. Температурная . зависимость потенциала пиннпнгв в пленках ВТСП // Весц1 АН Беларус1. Сер. ф1з.-мат. навук. 1996. N 2. (В печати).

47 Патент А000643 Италии, ЫКИ Н01Ь 39/00. Technics dl fotolitografía In el tu dl Btratl sottlli dl tnaterlall superconduttorl ad alta temperatura critica / Marltato 1., А«апаз1о С., Coccorese с. (Италия), Prlschepa S.L. (Беларусь); Consigllo Nazlonale délia El-сегса. - Заявл.16.09.92; Опубл.4.07.94. 6 Р.

48. А. с. 1289339 СССР МКИ H01L 39/22. Способ создания сверхпроводящих слабых связей на основе высокотемпературных сверхпроводников / Головашкин А.И., 'Лыньков Л.М., Лыков Л.К., Прищепа С.Л., Пименов О.Г., Семеняков Л.В. (СССР). - Заявлено 16.02.83; Опубл. 07.01.85. - 6 с.

49. А. с. 1623513 СССР МКИ H01L 39/24. Способ создания сверхпроводящих вихревых слабых связей / Алфеев B.fí., Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Соловьев В.В. (СССР).- Заявлено 14.12.88; Опубл. 22.09.90. - 4 с.

50. А. с. 1628785 СССР МКИ H01L 39/22. Способ создания конфигурации тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников / Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Захаров В.И., Шишанкова З.И. (СССР).- Заявлено 29.09.89; Опубл. 15.10.90. - 4 с.

51. А. с. 1672886 СССР МКИ HQ1L 39/22. Способ создания рисунка в тонких пленках высокотемпературных сверхпроводников / Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Соловьев В.В., Крахотко И.Н. (СССР).- Заявлено' 05.12.89; Опубл. 22,04.91. - 6 с.

52. А. с. 1702841 СССР МКИ H01I, 39/00. Способ создания двухуровневой тонкопленочной структуры из высокотемпературных сверхпроводников / Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Соловьев В.В. (СССР).-Заявлено 27.04.90; Опубл. 01.09.91. - 4 с.

53. А. с. 1769647 СССР МКИ Й011 39/22. Способ создания конфигурации тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников / Лынь-

ков Л.M., Прищепа С.Л., Захаров В.И., Жцанович с.В., Грибковскнй В.В. (СССР). - Заявлено II.09.89; Опубл. 15.06.92. - 5 с.

54. А. с. 1785382 СССР МКМ H01L 39/22. Способ создания конфигурации тонких пленок высокотемпературных сверхпроводшпсов / Линьков Л.М., Прицепа С.Л., Захаров В.И., Шишанкова З.И., 'Колосова Г.В. (СССР). - Заявлено 09.04.30; Опубл.. 01.09.92. - 4 с.

55. А. с. 1823731 СССР МКИ H01L 39/22. Способ создания сверхпроводящих пленочных мостиков / Лыньков Л.М., Прищепа С.Л., Карелин Ю.К. (СССР). - Заявл. 30.10.89; Опубл. 12.10.92. - б с.

А U

Р Э 3 В Ы Е

да дысвртзцыйнай працы Прышчэш С.Л. "Дысс1патыуныя працэсы

1 дынам1ка в1храу у звышправадн1ковых танкапленачшх м1кра-структурах"

Ключавая словы: звышраводнасць, тонк1я пленк1, адваротная л1таграф1я, в1хр Абрыкосава, дынам!чны 1 статичны Оеспарадак, п1н1нг, крыл патоку, втучныя звышрашотК1, плауленые в±хравой ра-

с0тк1.

Ласледваецца ушшу статычнагя 1 дынам1чиага беспарадкау на мзхан1зма пЫ1нгу 1 дыиам1ку дысс1латыушх нрацэсау у звкпшравод-ных танкапленачных н1краструктурзх, здейспепых на аснове розных ыатэрыялау: НЪ, ЛЬ.Бп, Уз31, В1,5ггСаСи_Ра^. ИЬ-НЬО^-КЪ. нь-сиЫп-КЪ. Прадсталвш арыг1лалыыя методик!. фарм1равашш м1крамосц1кау з шкарастаннем папярэдае нанесепых славу тугаплаук1х ызталау. Рас-працаввш ун1версальш падыход да даследвапяя ностацаянаршх улас-Швасцей аутаяомшх в1хравих м1крамосц!кау, як1 заклвчаецца у пад-л!ку пекагерзнтяага ^за1мадзеяння 1заляваяага вЬсру з прасторава нзл1иэйным патэкцыялэм п!я1нгу. Паяазана, вго апя вазначэпкя уплыву знеаняга магн1таага ноля на механизмы пИИнгу у вйсокатэмпера-туряых зшшправадн1ках (ВТЗП), иэабходна правядзенне кошлекснага даслэдвапня залезетасц1 патсвдыялу п!н1нга ад тэипоратуры, каги1тнвга поля 1 тока пры розш!х значэннях магнХтнага полю.

Установлена змона мехай1змау п1н1пга у звшпрашотках са з^евай 1х серияду, або вол1чян1 магя1тиага пола. Выявлена, што з 1х памянзняем е1хравая рааотка разбураецца, в При нзраходзяць у рэхаьи вадкаге цячзшш 1 аб'синая с!ла п1н!яга вызна-чаецца не здв1гавым! дэ$армацням1 в1хравой рааготк!, а нопасрэдиым падсумавашюм элементарных с 1л п1н1нгу иа слаях акс1ду. Пра дас-лвдванн1 звышправодаых уласц1васцей звышрашотак НЬ-СиНп-НЬ у перпендикулярных магн1тшх палях выявлена эфвкт плаулення в!хравой рашотк!» галоушм чынам з прычылы квантавых флуктуация.

РЕЗЮМЕ

к'диссертационной работе Прищепц С.Л. "Диссипатишше процессы

и динамика вихрей в сверхпроводящих тонкопленочных микроструктурах"

Ключевые слова: сверхпроводимость, тонкие пленки, обратная литография, вихрь Абрикосова, динамический и статический беспорядок, пиншшг, крип потока^ искусственные сверхреиетки, плавление вихревой решетки.

Исследуется влияние статического и динамического беспорядков на механизмы пиннинга и динамику диссипативннх процессов в сверхпроводящих тонкопленочных микроструктурах, выполненных на основе различных материалов: №. 1(Ьз2п, Уз31, В15>г Са&^О , НЬ-Ш) -МЪ, }П>-СиНп-НЪ. Представлены оригинальные методики формирования микромостиков с использованием предварительно нанесенных слоев тугоплавких' металлов и процесса обратной лятографш по слоям тугоплавких металлов. Разработан универсальный подход к исследованию нестационарных свойств автономных вихревых ишкромостиков, заключающийся в учете некогеренпюго взаимодействия изолированного вихря с пространственно нелинейным потенциалом шнинга. Показано, что для установления влияния внешнего магнитного поля на механизмы пиннинга в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП), необходимо проведение комплексного исследования зависимости потенциала пиннинга от температуры, магнитного поля и тока при разных значениях магнитного поля.

Установлено изменение механизмов пиннинга в сверхрешетках КЪ-НЬО -ИЬ с изменением их периода, либо величины магнитного поля. Обнаружено, что при их уменьшении вихревая решетка разрушается, вихри переходят в режим гадкого течения и обьемная сила пишшнга определяется не сдвиговыми деформациями вихревой решетки, а прямым суммированием элементарных сил пиннинга на слоях оксида. При исследовании сверхпроводящих свойств свёрхрешеток №-СиМп-1Ш в перпендикулярных магнитных полях обнаружен эффект плавления вихревой решетки, главным образом, вследствие квантовых флуктуаций. .

SUMMARY

to the dissertation work by Prlschepa S.L. "Dissipative processes and vortex dynamics in superconducting thin film microBtructures"

Keywords: superconductivity, thin rilms, lift-off lithography, Abrlkosor vortex, dynamic and static disorder, pinning, flur creep, artificial superlattlces, vortex lattice melting.

The Influence of static and dynamic disorder on the pinning mechanisms and dynamic of dissipation processes in superconducting thin film microstructures from different materials (Nb, Hb3Sn, V3S1, Bl2Sr.;CaCu208,j, Kb-NbOj.-Nb, Nb-CuHn-Nb) is investigated. The original methods or microbridge creating are presented. The methods are based on the use of the preliminary deposited layers of the refractory metals and on the lift-off lithography of the refractory metal layers. The universal approach of the investigation of the nonstatlonary properties of the autonomic vortex microbridges which Is based on the uncorrelated interaction of the isolated vortex with the nonlinear pinning potential is developed. It is shown that in order to take Into account the influence of the externally applied magnetic field on the pinning mechanisms In high temperature superconductors (HTSC) it is necessary to perform the complex Investigation of the pinning potential dependence upon the temperature, the magnetic field and the current at different values of the magnetic field.

The pinning mechanisms change in the superlattlces Kb-KbOx-iib Tilth the change of their period or the value of the magnetic field is obtained. As they become less the vortex.lattice destroys and the vortices go to the liquid flow regime and the volume pinning force ia no core determined by the vortex shear deformations but by the direct sum of the elementary pinning forces on the oxide layers. The effect of the quantum vortex lattice melting in the perpendicular magnetic field in the Hb-CuHn-Hb superlattlces was observed.