Экспериментальное исследование особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на границах нормальной и сверхпроводящей фазы

Вяткин, Владимир Сергеевич

Экспериментальное исследование особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на границах нормальной и сверхпроводящей фазы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Вяткин, Владимир Сергеевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Экспериментальное исследование особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на границах нормальной и сверхпроводящей фазы»

Автореферат диссертации на тему "Экспериментальное исследование особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на границах нормальной и сверхпроводящей фазы"

На правах рукописи

ВЯТКИН Владимир Сергеевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ВИХРЕЙ В СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛАХ С ПИННИНГОМ НА ГРАНИЦАХ НОРМАЛЬНОЙ И СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ФАЗЫ.

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Российском Научном Центре «Курчатовский Институт».

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

Дорофеев Геннадий Леонидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Высоцкий Виталий Сергеевич

Защита состоится 01 марта 2006 г. в 15 часов на заседании Диссертационного Совета Д 212.130.06 в Московском инженерно-физическом институте по адресу 115409, Москва, Каширское шоссе д.31, в конференц-зале главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Инженерно-физического Института

Автореферат разослан «г'<1» ЯкЛлрУ 2006 г.

Ученый секретарь д.ф.-м.н.

кандидат физико-математических наук, доцент,

Головашкин Александр Иванович

Ведущая организация:

Объединенный Институт Ядерных Исследований. Дубна

диссертационного совета:

Маймистов А.И.

¿МО6 А

Общая характеристика работы

Актуальность темы: Одной из центральных проблем физики сверхпроводников II рода является проблема пиннинга и динамики магнитного потока, которая определяет возможность применения и работоспособность сверхпроводящих устройств. Развитие сильноточных сверхпроводников шло по пути уменьшения размеров пиннинговой структуры и создания эффективных центров пиннинга. В качестве основного метода уменьшения пиннинговой структуры применялась механическая деформация. Наибольший успех был достигнут при использовании включений из несверхпроводящего материала в качестве центров пиннинга, так называемые искусственные центры пиннинга (ИЦП), размер которых достигал -50-100 нм.

Центрами пиннинга в сверхпроводниках с ИЦП являются границы сверхпроводника и несверхпроводящего материала (n/s границы). При этом сверхпроводящий материал является сильно анизотропным, центры пиннинга вытянуты вдоль провода (линейная пиннинговая структура). Как правило, сильноточные высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) являются также анизотропными. Центрами пиннинга могут быть плоскости двойникования, включения других фаз, а также межгранульные границы, сверхпроводимость в которых подавлена.

Границы нормальной и сверхпроводящей фазы в сверхпроводящем материале могут не только определять пиннинг магнитного потока и критический ток, но и влиять на динамику магнитного потока, например, препятствуя движению вихря в определенных направлениях. Таким образом, является актуальным исследование пиннинга и динамики магнитного потока в сверхпроводниках с пиннингом на n/s границах.

Пиннинг на n/s границах связан с барьером Бина-Ливингстона, препятствующим входу вихрей в сверхпроводящие области. Особенностью барьера Бина-Ливингстона является его асимметричное действие, которое может приводить к тому, что вход и выход вихрей будет происходить в разных точках сверхпроводника. Исследование этой особенности барьера Бина-Ливингстона важно для понимания динамики магнитного потока внутри анизотропных сверхпроводников, особенно в сверхпроводниках с ИЦП.

[РОС. НАЦИОН' | BHBJIKOTEf

, j ... ¡гдкй ■

структуре, которая выражается смещением вихрей (или их участков) с позиций, которые они занимали в треугольной вихревой решетке. В анизотропных сверхпроводниках подстройка может выражаться изменением направления магнитного потока внутри сверхпроводника. Изучение этой подстройки в таких анизотропных сверхпроводниках позволит, например, определить масштаб пиннинговой структуры и условия жесткого закрепления вихревой решетки.

Остается актуальным и вопрос о возможности жесткого закрепления вихревой решетки равноосными несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба. Положительный ответ может открыть новые возможности совершенствования технологии для создания сильноточных сверхпроводящих материалов, поскольку это может снять требования большой степени деформации (вытяжки) проводов для достижения высокой токонесущей способности.

Таким образом, исследования в области сверхпроводящих нанокомпозитов актуальны для физики и технологии современных сильноточных сверхпроводников, а также для новых применений сильноточной сверхпроводимости, например в устройствах импульсной энергетики.

Цель работы: Экспериментальное исследование особенностей поведения магнитного потока в сверхпроводящих материалах с пиннингом на n/s границах. А именно, изучение подстройки магнитного потока к линейной пиннинговой структуре и динамики магнитного потока в сверхпроводниках с плоскими n/s границами, исследование характера пиннинга и возможности реализации жестко закрепленной вихревой решетки в нанокомпозитах с пиннингом на несверхпроводящих включениях.

Научная новизна работы:

1. Впервые осуществлено прямое наблюдение подстройки магнитного потока к линейной пиннинговой структуре нанометрового масштаба в сверхпроводнике NbTi с титановыми искусственными центрами пиннинга.

2. Изучено жесткое закрепление вихревой решетки в NbTi сверхпроводнике с нитевидной пиннинговой структурой в области малых магнитных полей (до 0,5 Тл) и малых углов (до 5-15 градусов) между направлением, в котором вытянуты центры пиннинга, и направлением внешнего магнитного поля. С ростом внешнего поля наблюдается переход к не жестко закрепленной вихревой решетки.

3. Обнаружена существенная разница (в несколько раз) времен входа и выхода магнитного потока в слоистом NbTi сверхпроводнике и текстурированной ВТСП Bi2212 керамике. Эти экспериментальные результаты доказывают, что барьер Бина-Ливингстона на границе

сверхпроводника препятствует только входу вихрей в сверхпроводник, но не их выходу из сверхпроводника.

4. Впервые получен нанокомпозит СиМ^п с высокой токонесущей способностью (2-3 106 А/см2 в полях меньше 1 Тл, в №)35п с пиннинговой структурой на основе Си) методом магнетронного распыления и последующим контролируемым отжигом.

5. Экспериментально показано, что зависимость токонесущей способности от внешнего магнитного поля для композитов на основе взаимно нерастворимых в твердом состоянии ниобия и меди с пиннингом магнитного потока на несверхпроводящих включениях нанометрового масштаба соответствует модели жестко закрепленной вихревой решетки.

Научное и практическое значение работы:

1. Разработана оригинальная методика прямого наблюдения подстройки магнитного потока к вытянутой пиннинговой структуре методом импульсного намагничивания. Она позволяет определять масштаб пиннинговой структуры и условия существования жесткого закрепления вихревой решетки в сверхпроводнике с анизотропной пиннинговой структурой.

2. Подстройка магнитного потока к вытянутой пиннинговой структуре может учитываться при конструировании сверхпроводящих материалов для конкретных применений. Например, на краю цилиндрического сверхпроводящего магнитного экрана (с пиннинговой структурой, вытянутой вдоль образующей) подстройка может повысить однородность магнитного поля внутри экрана и величину экранирующей способности, а также сократить краевую область, в которой происходит проникновение магнитного поля внутрь экрана.

3. Получены экспериментальные доказательства того, что барьер Бина-Ливингстона действует только для входа магнитного потока в сверхпроводник, но не для выхода вихрей из сверхпроводника. Это может быть использовано для управления движением магнитного потока в анизотропных сверхпроводящих наноструктурах.

4. На примере сверхпроводящих материалов на базе взаимно-нерастворимых в твердом состоянии меди и ниобия продемонстрированы возможности жесткого закрепления вихревой решетки равноосными несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба, а также достижения высокой плотности критических токов. Это открывает новые возможности развития технологии сильноточных СП материалов (без использования больших деформаций) и соответствующих новых применений таких материалов, например в сверхпроводящих магнитных экранах ([А9-А13]) для быстрого вывода энергии из СП накопителя путем коммутации магнитного потока.

Результаты, выносимые на защиту:

- обнаружение полной и частичной подстройки магнитного потока к вытянутой пиннинговой структуре, определение условий существования полной подстройки, обнаружение области жестко закрепленной вихревой решетки;

- результаты экспериментальных исследований, подтверждающие модель входа-выхода магнитного потока (вход вихрей через торцы пластин, а выход через плоскости), демонстрирующие асимметричный характер барьера Бина-Ливингстона;

- результаты экспериментальных исследований, демонстрирующие возможность эффективного закрепления вихревой решетки несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба в сверхпроводящих нанокомпозитах на основе меди и ниобия.

Публикации: Результаты проведенных исследований изложены в 13 работах, приведенных в конце автореферата.

Апробация: Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференциях:

1. Magnetic Technology Conference. МТ-17, Geneve, Switzerland. 24-28 September 2001 г.

2. Junior Euromat 2002. September 2-5, 2002, Lausanne, Switzerland.

3. Topical workshop on voltage current relation ICMC'03. University of Twente, Netherlands, 25.05-29.05.2003.

4. 6th European Conference on Applied Superconductivity, Sorrento, Italy. 14-18 September 2003.

5. Школы по прикладной сверхпроводимости «Курчатовец 2001», «Курчатовец 2002», «Курчатовец 2003»

6. Ежегодные научные конференции ИСФТТ 2002, 2003, 2004, 2005.

7. 1-ая Курчатовская молодежная научная школа. 17-19 ноября 2003.

8. Научная сессия МИФИ-2004. Секция «Сверхпроводимость и физика наноструктур». 26 - 30 января 2004.

Объем и структура диссертации: Диссертация содержит 82 страницы, включая 80 рисунков и список литературы из 114 названий, и состоит из предисловия, литературного обзора и постановки экспериментальных задач, описания образцов и методик экспериментов, результатов экспериментов и выводов.

Содержание работы

В предисловии обоснована актуальность работы, сформулирована цель работы, показана научная новизна и необходимость проводимого исследования. Кратко описаны результаты, выносимые на защиту.

В первой главе приведен краткий обзор современного состояния исследований пиннинга и динамики магнитного потока в сильноточных сверхпроводниках и сформулирована цель диссертационной работы. В конце главы сформулированы конкретные экспериментальные задачи, которые ставились в данной работе, а именно:

-изучение особенностей подстройки магнитного потока к линейной пиннинговой структуре в ИЬТ)' сверхпроводящих жилах; -исследование особенностей динамики магнитного потока в слоистых сверхпроводниках;

-исследование возможности эффективного закрепления вихрей мелкодисперсными равноосными несверхпроводящими включениями масштаба нескольких десятков нанометров.

Во второй главе обоснован выбор образцов и описаны экспериментальные методики для решения поставленных задач.

В п. 2.1.1. описаны №>"П образцы для исследования подстройки магнитного потока к линейной пиннинговой структуре. Образцы имели форму куба размером 2.5x2.5x2.5 мм и состояли из микронных волокон сверхпроводящего сплава НТ50 с протяженными вдоль оси волокна искусственными центрами пиннинга на основе титана. Жилы были вытравлены из многожильного сверхпроводника и между собой электрически не связаны. Расстояние между центрами пиннинга внутри жил составляло ~60 нм.

Как известно, причина подстройки магнитного потока состоит в том, что вихрю (рис. 1) энергетически выгодно повернуться относительно внешнего поля на угол а, при этом длина флюксоида в области центра пиннинга увеличится, длина участка вихря в области сверхпроводника станет меньше. Разница свободных энергий вихря,

Рис

Рис 1 Подстройка флюксоида к вытянутому центру пиннинга.

подстроившегося к пиннинговой структуре, и вихря без подстройки имеет вид:

ДF(a,<p)lla=-U ■

sin(ço)

+ / • (l - cos(a-))-

<\(çr-a) J ' v v sin(p-a) где U - энергия пиннинга на единицу длины флюксоида в области центра пиннинга (разница между энергией флюксоида в области сверхпроводника и области центра пиннинга). у - энергия на единицу длины флюксоида в сверхпроводнике. Первое слагаемое описывает уменьшение энергии, связанное с пиннингом, а второе - увеличение энергии, связанное с увеличением длины флюксоида. Из данных об угловой зависимости критического тока в сверхпроводниках с ИЦП [13] следует, что отношение U/y -0,1. Положив, например, у=1, £/=0,1 можно построить зависимость AF(a) для разных ср. На рис. 2 показаны графики зависимости ДДа) для ср=5°, 10°, 20°, 25°, 26°, 28°, 31°, 35°, 40°, 45°, 50°. Из рисунка видно, что при углах ср < 26° наблюдается полная подстройка магнитного потока к пиннинговой структуре. Это выражается в том, что изменение свободной энергии асимптотически падает, и при а=ф -устремляется в минус бесконечность, т.е. длина подстройки вихря становится равной длине образца. При ф>26° наблюдается частичная подстройка магнитного потока. При этом на кривых F(a) есть минимум при а<ф. После обработки данных, показанных на рис. 2 был построен график зависимости угла подстройки а, при котором наблюдается минимум F(а) от величины угла ф (рис. 3). На этом рисунке тоже видна область полной подстройки (а=ф) и область частичной подстройки (а<ф). На эксперименте можно наблюдать BL, однако при малых углах ф зависимость а(ф) пропорциональна £±(ф) (из подобия треугольников на рис. 1, в случае, когда а~ф).

«.град

Рис 2 Зависимость АР(а) для разных значений угла ф между центром пиннинга и внешним полем

град.

Рис 3. Зависимость угла подстройки (а) от угла (ф) между центром пиннинга и внешним полем Данные из рис 2

Методика эксперимента по прямому наблюдению полной подстройки магнитного потока к линейной пиннинговой структуре, описанная в п. 2.2.1., состояла в следующем. Волокнистый образец помещался в одну из двух скомпенсированных измерительных катушек, на которые накладывалось импульсное магнитное поле, амплитудой до 3 Тл. ЭДС, возникающее на измерительных катушках, пропорционально величине В±. Эксперименты проводились при разных амплитудах внешнего магнитного поля и при разных углах ср, а также для двух значений скорости ввода магнитного поля сШ/ск = 2 102 Тл/сек и сШ/ск = 104 Тл/сек (чтобы убедиться, что перегрев образца при вводе поля несущественный, и не влияет на подстройку магнитного потока). Зависимости В±(ф) для разных значений амплитуды внешнего поля обрабатывались и анализировались в третьей главе.

Задача о динамике магнитного потока решалась на образцах ИЬТ^Ь с размером структуры 200 нм и образцах текстурированной (на микрофотографии образец имеет вид ленточек или чешуек) ВТСП керамики В¡2212, описанных в п. 2.1.2. Толщина пластинок ВТСП ~100-300 нм (каждая пластинка состоит из большого числа купратных слоев). Пластинчатые образцы выбирались таким образом, чтобы в них не было пиннинга при намагничивании их в параллельном поле, т.е. кривая намагничивания должна быть обратима, что и наблюдается в области больших полей (рис. 5). В полях, меньших 0,8 Тл для образца ЫЬТ^Ь наблюдается область необратимости, связанная со сверхпроводимостью ниобия в этих полях.

Для исследования динамики входа и выхода магнитного потока в слоистые материалы на основе ВТСП и ЫЬТ1, использовалась методика релаксации магнитного момента образца после наложения ступеньки магнитного поля на фоне квазипостоянного магнитного поля, которая описана в п. 2.2.2. Схема эксперимента состояла в том, что на слоистый образец, параллельно плоскостям сверхпроводника накладывалось квазипостоянное внешнее (опорное) магнитное поле (В) до 6 Тл. На фоне этого поля с помощью дополнительной катушки на образец накладывалась ступенька магнитного поля АВ-0.01 Тл, которая могла быть направлена как по, так и против опорного поля. Скорость входа и выхода магнитного потока в слоистый сверхпроводник определялась по затуханию ЭДС на двух скомпенсированных измерительных катушках, в одной их которых находился образец. На рис. 4 показаны характерные зависимости сигналов на измерительных катушках от времени для поля, направленного параллельно слоям сверхпроводника В12212 для входа и выхода магнитного потока. По затуханию ЭДС сравнивались скорости релаксации магнитного момента для входа и выхода потока.

В-цЯ,Тл

Рис 4 Характерные зависимости сигналов на Рис 5 Кривая намагничивания для измерительных катушках от времени для слоистого образца в магнитном

поля, направленного параллельно слоям поле, параллельном слоям

сверхпроводника В12212 для входа и выхода сверхпроводника магнитного потока

В п. 2.1.3. описан способ получения неравновесных нанокомпозитов на основе меди и ниобия для исследования возможности эффективного закрепления вихревой решетки. Для получения нанокомпозитов использовался контролируемый отжиг материала, находящегося в аморфном состоянии. В представляемой работе для получения аморфного материала был выбран метод магнетронного распыления на подложку (для рентгеноструктурных исследований) и №С1 (для исследований на просвечивающем электронном микроскопе).

Распыляемые мишени представляли собой горячепрессованную смесь меди и ниобия в пропорции 40ат.%Си и 60ат.%ЫЬ, смесь меди, ниобия и олова в пропорции 40ат.%Си+45ат.%ЫЬ+15ат.%8п, а также смесь меди, ниобия и титана в пропорции 35ат.%Си+32,5ат.%ЫЬ+32,5ат.%Т1. Для определения толщины покрытий, подложки взвешивались перед напылением и после него. Толщина напыленного покрытия составляла ~5(±1) микрон (при напылении на ИаС1 толщина составляла -100 нм). Образцы Си+ЫЬ+8п, напыленные на подложки при температуре 200°С, находились в квазиаморфном состоянии (с включением медных нанокристаллитов). Это подтверждают результаты рентгеноструктурного исследования на дифрактометре ДРОН-4 (излучение СиК„, >.=1,54А).

Результаты измерения критического тока, критической температуры, а также результаты рентгеноструктурного исследования приведены в п. 3.3.

В третьей главе даны результаты экспериментов и их обсуждения по поставленным задачам: по подстройке магнитного потока к пиннинговой структуре (п. З.1.), по динамике магнитного потока в слоистых сверхпроводниках (барьер Бина-Ливингстона, п. 3.2.) и приведены результаты исследований неравновесных нанокомпозитов (п. 3.3.).

Для изучения подстройки магнитного потока к пиннинговой структуре (п. 3.1.) измерялась величина 5±(ф, В). Зависимость В± от угла <р (рис. 6) соответствует ожидаемой зависимости угла подстройки (а) от угла (<р), показанной на рис. 3. Обработка данных Б±(ф) заключалась в том, что определялась величина dBi/dcp в области малых углов ф и строилась зависимость этой величины от амплитуды внешнего поля. Точность определения вблизи нуля оценивается

как -20%. Наклон d8j_/ckp численно равен значению 5±(ф) при малом угле ф ~ 1°. Как видно из рис. 1 при полной подстройке BL(B, ф) = В 51п(ф). Тогда d8j./ckp при полной подстройке:

дВ± ^ B1^B-sin(<p) л

д<р ~ <р ~ <р 180°'

где В -внешнее магнитное поле, ф - угол (в градусах) между магнитным полем и направлением, в котором вытянуты центры пиннинга.

На рис. 7 показана линейная зависимость В я/180°, соответствующая полной подстройке магнитного потока к пиннинговой структуре. Эта линия проходит несколько выше, чем графики dB±(cp)/ckp от внешнего поля В для разных скоростей ввода внешнего магнитного поля. В малых внешних магнитных полях прямая линия полной подстройки магнитного потока отличается от реально наблюдаемой зависимости сШ±/с!ф в -1.5 раза. Это объясняется тем, что образец не монолитен, а состоит из уложенных волокон (коэффициент заполнения по массе -0,7), между которыми может находиться магнитный поток.

На рис. 7 во внешнем поле -0.5 Тл кривая имеет излом,

обусловленный тем, что в полях до 0,5 Тл все вихри запиннингованы, а в поле -0,5 Тл количество вихрей совпадает с числом центров пиннинга. Дальнейшее увеличение внешнего поля приводит к тому, что центров пиннинга меньше, чем флюксоидов, и магнитный поток подстраивается к пиннинговой структуре в меньшей степени. То есть наблюдается переход от жестко закрепленной вихревой решетки к частично закрепленной вихревой решетке.

■ еии»2 9 Тл о ОТл

■V) -90 0 30 во 90 120 1» 180 310 240 270 ЭОО ЗЭО

2-102 Тл/сек »- 10* Тл/сек

—ав* л)<р=в-я/ 180°

0.5

60 пт

В.Тл

Рис 6 Зависимость величины В± от угла, между внешним магнитным полем и направлением, в котором вытянуты центры пиннинга для внешнего магнитного поля 2 9 Тл и 1 0 Тл Показана также ожидаемая зависимость В±(ср)

Рис 7 Зависимость величины йВ^&у от величины внешнего магнитного поля для двух значений скорости ввода магнитного поля АВ/йХ = 2 102 Тл/сек и &В1&Х = 104 Тл/сек Прямая линия соответствует полной подстройке

Размер пиннинговой структуры можно оценить из величины магнитного поля, при котором прекращается полная подстройка магнитного потока и в случае жестко закрепленной вихревой решетки среднее расстояние между вихрями И можно, очевидно, оценить по формуле:

где Ф0 = 2,068 1015 Вб - квант магнитного потока, В - внешнее магнитное поле. В частности в магнитном поле 0,5 Тл расстояние между вихрями ¿>=60 нм. Этот размер совпадает с известным расстоянием между центрами пиннинга в волокнистом образце с ИЦП, что подтверждает вывод о том, что излом связан с нарушением жестко закрепленной вихревой решетки. Таким образом, рассмотренный метод исследования сверхпроводника с вытянутыми ИЦП позволяет определять размер пиннинговой структуры.

Динамика магнитного потока изучалась на слоистых образцах ЫЬТ1/ЫЬ и на образцах текстурированной (на микрофотографии образец имеет вид ленточек или чешуек) ВТСП керамики ЕН2212, описанных в п. 2.1.2. Образец Т^ЬИ/ИЬ в полях больше 0,8 Тл представляет собой сверхпроводящие ЫЬТ1 слои, разделенные нормальным металлом.

•&|В|2212,ДВ°4,01Тл|

X л 4 ь

V V о

В к

о □

□ 4„ к в. к в. в*дв □ I 1

А 4ДК В* В+ДВ V 4ДК В. В-ДВ О 7»К В. ^7як в;

~ о о о > о

|1ЧЬТ|/М>, ВН.4.2К]-1--

|лР =«,01 ,

Ь В+ 5 в- 4В дв

— Ь- □

0 3 4 5 6

В,Тл

Рис 8 Зависимость времени входа и выхода магнитного потока от величины опорного поля (В) в пластинчатую висмутовую ВТСП керамику В12212

В ,Тл

Рис 9. Зависимость удельного сопротивления при входе (о) и при выходе (О) магнитного потока (В||) для ЫЬТг/ЫЬ композита Линия. рп»«мьт|=Р11№Т|В/Вй.

В п. 3.2.2. описана модель динамики магнитного потока в пластинчатых сверхпроводниках, а в п. 3.2.3. приведены результаты обработки экспериментальных данных. Модель основана на влиянии барьера Бина-Ливингстона на вход и выход вихрей в сверхпроводящие пластины. В рамках этой модели проникновение магнитного потока происходит через торцы сверхпроводящих пластин, а выход через всю поверхность пластин. Вследствие этого различаются скорости входа и выхода магнитного потока в пластинчатом сверхпроводнике. На рис. 8 показана экспериментальная зависимость времени входа и выхода магнитного потока для двух ориентаций магнитного поля (ВЦслоям и /Мслоям) в пластинчатой керамике ВШ12 от величины опорного поля. Наблюдается существенное (в несколько раз) отличие времен входа и выхода в случае, когда ВЦслоям и совпадение этих времен для 5±слоям. На рис. 9 представлена зависимость удельного электросопротивления р течению магнитного потока, вычисленная из характерных времен 10 для входа и выхода магнитного потока (ЯЦслоям) в образец (из образца) для г слоистого сверхпроводника ЫЪИ/ЫЬ по формуле:

, где ц0 - магнитная постоянная, I - расстояние до границы образца

(взято половина размера образца -1,5 мм).

Обнаружено (п. З.2.2.), что электрическое сопротивление для входа магнитного потока имеет линейную зависимость от величины опорного поля, причем эта зависимость совпадает с зависимостью сопротивления течению магнитного потока рр0^ в МЬТк

Pflovw Pn--> где p„ - сопротивление сверхпроводника в

Вс2

нормальном состоянии, В - внешнее магнитное поле, Вс2 - второе критическое поле сверхпроводника.

Время выхода магнитного потока из слоистого сверхпроводника NbTi/Nb не зависит от внешнего магнитного поля, а электрическое сопротивление, соответствующее этому времени, совпадает с удельным электрическим сопротивлением ниобия в нормальном состоянии. Из этого следует, что вход вихрей происходит через торцы NbTi слоев, а выход магнитного потока осуществляется через слои Nb, который в поле, большем 0,8 Тл является нормальным металлом. Важно отметить, что движение вихрей для входа и выхода магнитного потока происходит в направлении, параллельном слоям. Этот эксперимент подтверждает предложенную модель движения магнитного потока. Таким образом, барьер Бина-Ливингстона препятствует только входу магнитного потока, но не препятствует выходу вихрей из сверхпроводника. Следует отметить, что при достаточно больших внешних магнитных полях в висмутовой керамике скорость выхода магнитного потока выше, чем скорость входа, а в слоистом образце NbTi/Nb, наоборот, скорость входа выше. Это связано с тем, что выход магнитного потока в ВТСП керамике осуществляется в межпластинчатое пространство через разрывы купратных слоев, после этого магнитный поток выходит из образца между пластин ВТСП в высоко резистивном материале, а в слоистом NbTi/Nb магнитный поток выходит через металл Nb, обладающий достаточно высокой электропроводностью. Причем наблюдается парадоксальная ситуация, когда вихри выходят через поверхность слоев NbTi в ниобий, и медленно просачиваются сквозь него, вместо того, чтобы зайти в область NbTi, который в магнитном поле, большем 1,5 - 2 Тл имеет электрическое сопротивление pjiuw большее, чем сопротивление ниобия в нормальном состоянии. Обратно в сверхпроводящие NbTi слои магнитный поток войти не может из-за барьера Бина-Ливингстона. В этом проявляется асимметричный характер барьера Бина-Ливингстона.

Заключительным этапом представленной работы, является исследование сверхпроводящих нанокомпозитов на основе Cu+Nb, Cu+Nb+Sn, Cu+Nb+Ti (п. 3.3.) с целью демонстрации возможности эффективного закрепления вихревой решетки несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба. Способом изготовления

нанокомпозитов был выбран контролируемый отжиг материала, находящегося в аморфном состоянии после магнетронного распыления.

Структура нанокомпозитов исследовалась на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4. На рис. 10 показаны рентгенограммы, для композитов Си+ИЬ+Бп, напыленных при температуре 200°С, на подложки из Тг02 и отожженных в течение 0,5 часов при температурах 400°С, 550°С, 650°С, 750°С. Для исходного композита на рентгенофамме виден пологий максимум, свидетельствующий о наличии аморфной фазы. При температуре отжига 650°С образец становится поликристаллическим, появляется соединение КЬзБп (стрелочки на рис. 10) и образец становится сверхпроводящим.

Напыление композита Си+ИЬ+вп при температуре подложки 550°С приводит к поликристаллическому композиту, причем при отжиге не образуется фазы ЫЬ38п. Это видно из рентгенограммы на рис. 11 (стрелочками показаны места, где располагались пики МэзБп на рис. 10). По полуширине линий на рентгенограмме оценивался размер £> областей когерентного рассеяния (ОКР), в соответствии с формулой Селякова - Шерера. В табл. 1-3. показан размер монокристаллических зерен для образцов композита Си+МЬ+Эп, отожженных при разной температуре и разной длительности отжига.

Рис 10 Рентгенограммы для композитов Си+ЫЬ+вп, напыленных на подложки из ХгОг при температуре 200°С и отожженных в течение 0,5 часа при температурах 400°С, 550°С,650°С, 750°С

Рис 11 Рентгенограммы для композитов Си+ЫЬ+Бп, напыленных на подложки из ТхОг при температуре 550°С, и отожженных в течение 0,5 часа при температурах 650°С, 750°С.

Табл 1 Т„!, =200 °С, исходный композит несверхпроводящий

Ташь часов 05 1 5 4.5

т °г Струк- ОКР, Гс, Струк- ОКР, т ' С , Струк- ОКР, Тс, К

тура им К тура нм К тура нм

ЫЬ 7 5 88 ЫЬ 8

400 ЫЬзБп - ЫЬзБп -

н свпр 8 н.свпр 9

ЫЬ 13 № 79 ЫЬ 104

550 ЫЬ^п 12 ЫЬ35п 26 13 89 ЫЬзЯп 25

н свпр 16 н свпр 60 н свпр 100

ЫЬ 17 ЫЬ 30 ЫЬ 20

650 ЫЬзвп 30 ЫЬзБп 38 ЫЬзЬп 60 14.82

н свпр 32 н свпр 38 н свпр 41

ЫЬ 17 ЫЬ 30

750 ЫЬ^п 69 ЫЬ35п 71

н свпр 64 н свпр 34

Табл 2 Т,иь =400 "С, Тс исходного композита составляет 9 31К

^агаь часов 05 1 5 4.5

Т °Г Структура ОКР, нм Тс, К Структура ОКР, нм Тс, К Структура ОКР, нм Г,, К

550 ЫЬ 14

ЫЬ,5п 12 106

н свпр 10

650 ЫЬ 47 ЫЬ 46 ЫЬ 67

ЫЬзБп 34 12 84 ЫЬ38п 82 14 84 ЫЬ38п 121 14 59

н свпр 37 н свпр 114 н свпр 135

750 ЫЬ 64

ЫЬзБп 64 14 17

н свпр 49

Табл 3. Тшь =550 °С, Тс исходного композита составляет 6 4К

Татъ часов 05 1.5 4.5

т °г 1 апп, ^ Струк- ОКР, Тс, Струк- ОКР, Тс, Струк- ОКР, Тс, к

тура нм К тура нм К тура нм

ЫЬ 59 ЫЬ 64 64 ЫЬ 71

650 ЫЬзБп - ЫЬзЭп - ЫЬзБп -

н свпр 27 н свпр 69 н свпр 31

ЫЬ 130 ЫЬ 182

750 ЫЬзвп - ЫЬзБп -

н свпр. 47 н свпр 55

Вывод о том, что Nb3Sn появляется только в том случае, если после напыления была аморфная фаза подтверждают измерениями критической температуры. На рис. 12 приведена зависимость Тс нанокомпозита Cu+Nb+Sn от размеров областей когерентного рассеяния (ОКР) (данные из табл. 1-3). Точка с Тс~ 6К соответствует сверхпроводимости ниобия (Т!иь=550°С, напыленный композит поликристаллический), остальные точки относятся к Nb3Sn. Уменьшение критической температуры начинается, когда размер структуры материала составляет примерно 3 длины когерентности Такая зависимость критической температуры от размеров сверхпроводящих частиц в литературе объясняется влиянием эффекта близости.

На рис. 13 показаны зависимости критической температуры от температуры отжига и от размера пиннинговой структуры для композита Cu+Nb. Кроме этого получены электронограммы на просвечивающем электронном микроскопе, которые доказывают, что напыленный композит находится в аморфном состоянии. Это подтверждается размытым центральным максимумом и диффузным кольцом (рис. 14).

Наиболее эффективным способом получения композита с высокой токонесущей способностью представляется напыление меди и ниобия на бронзовую подложку. Последующий отжиг приводит к диффузии атомов олова из подложки в композит с образованием сверхпроводника Nb3Sn, при этом также образуются центры пиннинга на основе меди. Зависимость критической плотности тока для этого композита от внешнего поля показана на рис. 15.

В работе [8] описывается модель жестко закрепленной вихревой решетки. Зависимость критического тока от внешнего магнитного поля в рамках этой модели представляет собой спадающую прямую линию в системе координат JTc(B) ■ Для напыленного и отожженного композита

Cu+Nb эта зависимость также справедлива (рис. 16), т.е. пиннинг на n/s границах приводит к жестко закрепленной вихревой решетке.

В п. 3.3.3., в качестве примера применения нанокомпозитного сверхпроводящего материала, описывается способ вывода энергии из индуктивного накопителя с помощью сверхпроводящих экранов, обладающих одновременно высокой токонесущей способностью в сверхпроводящем состоянии и высоким электрическим сопротивлением в нормальном состоянии (результаты работ [А9-А13]). Такими свойствами обладают сверхпроводящие нанокомпозиты. Это подтверждает практическую значимость представленной работы.

В конце диссертации находятся выводы, в которых сформулированы основные результаты работы.

50 100

Размер ОКР, ни

[ 4QCu*«ONb |

Тс Тс

ТЕМ Nb ТЕМ Си x-ray Nb X-ray Си

200 ЗОО 400 ООО ООО ТОО BOO

Рис 12 Зависимость критической Рис. 13 Зависимость критической температуры композита Си+ЫЬ+Бп от температуры композита Си+ЫЬ и размера размеров областей когерентного рассеяния кристаллитов от температуры отжига

(ОКР) (данные из табл 1 -3).

композита (1отжига=1 час)

—■— SB1K —•— SB18р

Рис 14 Электронограмма композита рис 15 График зависимости критической Си+ЫЬ, напыленного на подложку ЫаС1 плотности тока нанокомпозита Си+ЫЬ,

при температуре 200°С

напыленного на бронзовую подложку после термообработки при температуре 650°С в вакууме, в течение 5 часов

)cu-Nb Zip 600*С 1 час"

оо ог

•V

Г.

02 04 Ов 08

а)

б)

Рис 16 Зависимость а) Jc(B) и б) ^Гс(В) Для композита Си+ЫЬ, отожженного при температуре 800°С в течение 1 часа.

Основные результаты работы

1. Экспериментально исследована подстройка вихрей к вытянутой (линейной) пиннинговой структуре в сверхпроводнике второго рода. Обнаружено, что при малых углах между внешним магнитным полем и выделенным направлением пиннинговой структуры происходит захват вихрей вытянутыми центрами пиннинга, а в области относительно малых магнитных полей реализуется жестко закрепленная вихревая решетка, когда каждый вихрь оказывается захваченным вытянутым центром пиннинга. Возможно использование величины внешнего магнитного поля, при котором прекращается полная подстройка магнитного потока, для оценки масштаба линейной пиннинговой структуры.

2. Исследованы особенности пиннинга и течения магнитного потока в слоистых (пластинчатых) сверхпроводящих материалах. Экспериментально обнаружено, что пластинчатые сверхпроводники с сильным пиннингом на n/s границах обладают почти обратимым намагничиванием в результате подавления барьера Бина-Ливингстона для входа вихрей на торцах сверхпроводящих слоев, при толщине сверхпроводящих слоев порядка X - лондоновской глубины проникновения магнитного поля. На слоистом NbTi/Nb сверхпроводнике и текстурированной висмутовой ВТСП керамике (Bi2212) экспериментально обнаружена существенная разница времени входа и выхода магнитного потока, связанная с асимметричным характером барьера Бина-Ливингстона. Это согласуется с моделью входа-выхода магнитного потока, когда из-за барьера Бина-Ливингстона проникновение магнитного поля, направленного вдоль пластин, происходит с торцов, а выход осуществляется по всему периметру пластин. Такой характер барьера Бина-Ливингстона открывает возможность управления магнитными потоками в сверхпроводящих нанокомпозитах.

3. Методом магнетронного распыления и последующего отжига получены неравновесные сверхпроводящие нанокомпозиты на основе взаимно нерастворимых в твердом состоянии компонентов (Си и Nb) с размерами сверхпроводящих и несверхпровдящих включений менее 100 нм. Обнаружено, что происходит эффективное закрепление вихрей мелкодисперсными равноосными несверхпроводящими включениями, вплоть до образования жестко закрепленной вихревой решетки. В частности, для нанокомпозита Cu+Nb наблюдается жесткое закрепление вихревой решетки в магнитных полях вплоть до Вс2. Критическая плотность тока в нанокомпозитах Cu+Nb+Sn в полях до 1 Тл достигает 2-3 106 А/см2. Обнаружено, что мелкая структура этих нанокомпозитов

приводит к снижению критической температуры вследствие эффекта близости.

4. Методом рентгеноструктурного анализа по положению и ширине рентгеновских пиков был определен фазовый состав и оценен размер структуры нанокомпозита (размер областей когерентного рассеяния) для всех образцов. Для Cu+Nb+Sn композитов обнаружен эффект существенного снижения температуры синтеза Nb3Sn соединения по сравнению с обычно используемым синтезом Nb3Sn по « бронзовой технологии.

5. Предложено применение получаемых магнетронным распылением нанокомпозитов в качестве сверхпроводящих магнитных экранов в сильноточных импульсных устройствах. Разработан способ вывода электромагнитной энергии из индуктивных накопителей с помощью сверхпроводящих экранов, обладающих высоким сопротивлением в нормальном состоянии и высокой токонесущей способностью в сверхпроводящем состоянии (сверхпроводящие нанокомпозиты являются таким материалом).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

А1. G.L. Dorofeev, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin. // Direct Observation of the Magnetic Flux Tuning to the Pinning Structure in NbTi. // IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol. 12, No. 1. March 2002. pp. 1018-1021. A2. A.A Bush, G.L. Dorofeev, V.M. Drobin, Yu.D. Kuroedov, N.M. Vladimirova, V.S. Vyatkin. // Bean-Livingston barrier and dynamics of the magnetic flux flow in layered (plated) Superconductors. // IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol. 12, No. 1. March 2002. pp. 1022-1024. A3. G.L. Dorofeev, A.M. Briazkalo, V.M. Drobin, R.E. Goldenberg, A.I. Khohlov, Yu.D. Kuroedov, T.N. Stepnova, V.N. Sumarokov, G.F. Syrykh, N.M. Vladimirova, V.S. Vyatkin. //Superconducting nanocomposites on the base of Cu + Nb: Structure and flux pinning. // Inst.Phys.Conf.Ser. No.181, vol. 1, pp. 2172-2178. (Proceedings EUCAS'03), 2003. f

A4. Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л. Пиннинг в нанокомпозитах на основе Си + Nb. Увеличение размеров центров пиннинга в процессе отжига. // Научная сессия МИФИ-2004. Сборник научных трудов. Том 4. стр. 141-142. А5. Вяткин B.C., Брязкало A.M., Гольденберг Р.Е., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д., Сумароков В.Н., Сырых Г.Ф. // Влияние отжига на сверхпроводящие свойства и структуру нанокомпозитов на основе Си и Nb. // 1-я Курчатовская шк. 17-19 ноября 2003.

Сборник аннотаций работ «I Курчатовская молодежная научная школа» стр. 74 -75. «Сборник трудов» стр. 183-187. А6. Dorofeev G.L., Kuroedov Yu. D., Vyatkin V.S. // Superconducting Properties of Nb+Cu Nanocomposite. // Junior Euromat 2002. September 2-5, 2002, Lausanne, Switzerland, p. 32. 68/oB2. A7. Брязкало A.M., Вяткин B.C., Гольденберг P.E., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д., Никонов A.A., Сумароков В.Н., Сырых Г.Ф.// Эволюция структуры и сверхпроводящих свойств нанокомпозитов Cu+Nb+Sn в процессе термообработки.// Ежегодная научная конф. ИСФТТ. 16-18 марта 2004 г. Сборник аннотаций с. 100. А8. B.C. Вяткин, Г.Л. Дорофеев. // Исследование пиннинга и динамики магнитного потока в сверхпроводящих нанокомпозитах. // Ежегодная научная конференция ИСФТТ. 22 - 24 марта 2005 г. Сборник аннотаций стр. 29.

Практическая ценность представляемой работы подтверждается разработкой способов накопления и вывода энергии, запасаемой в магнитном поле с помощью сверхпроводящих экранов, имеющих высокое сопротивление в нормальном состоянии. Эти способы опубликованы и запатентованы:

А9. Ю.Д. Куроедов, Г.Л. Дорофеев, B.C. Вяткин // Физические предпосылки применения сверхпроводников в импульсной энергетике микросекундного диапазона. // Прикладная физика, №5,2005, стр. 115-125. А10. Куроедов Ю.Д., Дорофеев Г.Л., Вяткин B.C. Патент на изобретение «Способ генерации импульсных токов». RU №2237356 С2, Класс: 7 Н 03 К 3/53, 3/38, Н 05 Н 7/04. Приоритет от 29.05.2002. Опубликован 27.09.2004. Бюлл. №27. All. Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д. Патент на изобретение «Способ получения бегущей магнитной волны и устройство для реализации способа». RU №2219685 С2, Класс: 7 Н 05 Н 7/04, 9/02. Приоритет от 12.07.2001. Опубликован 20.12.2003 Бюлл. №35.

А12. Куроедов Ю.Д., Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л., Красноперое Е.П. Патент на изобретение «Способ получения бегущей магнитной волны и устройство для реализации способа». RU №2261539 С2, Класс: Н 05 Н 7/04, 9/02. Приоритет от 13.10.2003. Опубликован 27.09.2005. Бюл. №27. А13. G.L. Dorofeev, Е.Р. Krasnoperov, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin //Evolution of thermomagnetic instability along a superconducting wire. //Physica С 402 (2004) 196-198.

Список литературы:

[1] G.L. Dorofeev, E.Yu. Klimenko, S.V. Frolov, E.V. Nikulenkov, E.I. Plashkin, N.I. Salunin and V.Ya. Filkin. // Current carrying capacity of superconductors with artificial pinning centers. // Proc. MT-9 Conf., Zurich, Switzerland (1985). 1986, pp. 564 - 567.

[2] G.L. Dorofeev, Yu.D. Kuroedov and S.V. Frolov// On nature of current-carrying capacity of high-Tc ceramics// Proceeding of the IV Bilateral Soviet - German Seminar on High Temperature Superconductivity. 6-13 October 1991. St. Peterburg, pp. 315 -318.

[3] L.D. Cooley, L.R. Motowidlo //Advances in high-field superconducting composites by addition of artificial pinning centers to niobium-titanium. //Supercond. Sci. Technol. 12 (1999) R135-R151.

[4] M. Konczykovski, L.I. Burlachkov et al.// Evidence for surface barriers and their effect on irreversibility and lower-critical-field measurements in Y-Ba-Cu-0 crystals.// Phys.Rev.B, v. 43, No. 16, 1991, pp. 13707-13710.

[5] Никонов А.А.// Вставка-криостат для измерения дифференциальной магнитной восприимчивости с использованием метода двойного синхронного детектирования.// Приборы и техника эксперимента, 1995, №6, с. 168-171.

[6] D Dew-Hughes// Is Jc in NbTi Limited by Grain-Boundary flux-shear? // IEEE Transaction on Magnetics, Vol. MAG-23, No. 2, March 1987, pp. 1172-1175.

[7] K.I. Kugel, A.L. Rakhmanov// Bean-Livingston surface barrier and flux penetration into the system of superconducting granules.// Proceeding of the IV Bilateral Soviet - German Seminar on High Temperature Superconductivity. 6-13 October 1991. St. Peterburg. Pp. 267-270.

[8] Ю.Ф. Бычков, В.Г. Верещагин, B.P. Карасик, Г.Б. Курганов, В.А. Мальцев// Критические токи в сверхпроводящем сплаве с жестко закрепленной вихревой решеткой.// ЖЭТФ, т. 56, вып. 2, 1969, стр. 505-515.

[9] С.Р. Bean, J.D. Livingston// Surface barrier in type-II superconductors.// Phys. Rev. Lett. Vol. 12. pp. 14-16, 1964.

[10] А.Ж. Тулеушев, Ю.Ж. Тулеушев, B.H. Володин// Механизм понижения температуры синтеза сверхпроводящих покрытий на основе ниобия.// Физика металлов и металловедение, 2002, том 94, №5, с. 74-79.

[11]L.D. Cooley, L.R. Motowidlo// Advances in high-field superconducting composites by addition of artificial pinning centers to niobium-titanium.// Supercond. Sci. Technol. 12 (1999) R135-R151.

[12] A.A. Bush, I.S. Dubenko, V.P. Sirotinkin// High temperature X-ray investigation of Bi2Sr2CaCu208+s// Superconductivity: Physics, Chemistry, Technique. Vol. 3. pp. 143-147, 1990.

[13] Отчет Курчатовского Института №50.05/87.

[14]D.Y. Vodolazov, I.L. Maksimov, E.H. Brandt// Vortex entry conditions in type-II superconductors. Effect of surface defects.// Physica С 348 (2003) 211-226.

1828

Вяткин Владимир Сергеевич

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Vyatkin@isssph.kiae ги \Ча1к|п_у@таП ги

тар. 100 экз.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Вяткин, Владимир Сергеевич

Оглавление.

Предисловие и цель исследования.

Глава 1. Литературный обзор и постановка экспериментальных задач.

1.1. Электродинамика сверхпроводящих материалов. Жестко закрепленная вихревая решетка.

1.2. Барьер Бина-Ливингстона. Границы между нормальной и сверхпроводящей фазой как центры пиннинга.

1.3. Слоистые и гранулированные сверхпроводники.

1.4. Традиционные низкотемпературные сверхпроводники. Провода с ИЦП.

1.5. Нанокомпозиты из сверхпроводящих материалов.

1.6. Аморфное состояние, как основа для получения большой плотности центров пиннинга.

1.7. Применения сверхпроводимости в импульсной энергетике.

1.8. Постановка задач.

Глава 2. Образцы и методики экспериментов.

2.1. Выбор образцов исследования.

2.1.1. МЛ! волокнистый образец с ИЦП.

2.1.2. Слоистые (пластинчатые) сверхпроводящие образцы.

2.1.3. Неравновесные нанокомпозиты Си+ЫЬ, Си+ИЬ+Зп и Си+ИЬ+'П.

2.2. Основные методики экспериментов.

2.2.1. Методика измерения перпендикулярной составляющей магнитного поля в сверхпроводниках с вытянутыми центрами пиннинга.

2.2.2. Методика измерения скорости входа и выхода магнитного потока в слоистые сверхпроводники ЕИ2212 и МЯЧ.

2.2.3. Измерение намагниченности с помощью датчиков Холла в квазистационарном магнитном поле.

2.3. Дополнительные методики экспериментов, которые использовались при исследовании нанокомпозитов.

2.3.1. Определение Тс с помощью измерения температурной зависимости дифференциальной магнитной восприимчивости.

2.3.2. Рентгеноструктурный метод исследования.

2.3.3. Трансмиссионная электронная микроскопия для исследования структуры и поверхности материала.

Глава 3. Результаты экспериментов и обсуждения.

3.1. Подстройка магнитного потока.

3.2. Особенности динамики магнитного потока в слоистых (пластинчатых) сверхпроводниках.

3.2.1. Обратимая кривая намагничивания слоистых сверхпроводников.

3.2.2. Динамика магнитного потока (вход - выход вихрей) в слоистых сверхпроводниках (модель).

3.2.3. Динамика магнитного потока (вход - выход вихрей) в слоистых сверхпроводниках (эксперимент).

3.3. Нанокомпозитные неравновесные сверхпроводящие материалы, полученные из аморфного состояния.

3.3.1. Динамика структуры нанокомпозитов в процессе отжига.

3.3.2. Токонесущие свойства нанокомпозитов и жестко закрепленная вихревая решетка.

3.3.3. Применение сверхпроводящих нанокомпозитов для получения мощных токовых импульсов.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Экспериментальное исследование особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на границах нормальной и сверхпроводящей фазы"

Одной из центральных проблем физики сверхпроводников II рода является проблема пиннинга и динамики магнитного потока, которая определяет возможность применения и работоспособность сверхпроводящих устройств. Развитие сильноточных сверхпроводников шло по пути уменьшения размеров пинпииговой структуры и создания эффективных центров пиннинга. В качестве основного метода уменьшения пишшнговой структуры применялась механическая деформация. Наибольший успех был достигнут при использовании включений из несверхпроводящего материала в качестве центров пиннинга, так называемые искусственные центры пиннинга (ИЦП), размер которых достигал -50-100 нм.

Центрами пиннинга в сверхпроводниках с ИЦП являются границы сверхпроводника и несверхпроводящего материала (n/s границы). При этом сверхпроводящий материал является сильно анизотропным, центры пиннинга вытянуты вдоль провода (линейная пиининговая структура). Как правило, сильноточные высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) являются также анизотропными. Центрами пиннинга могут быть плоскости двойникования, включения других фаз, а также межгранульные границы, сверхпроводимость в которых подавлена.

Максимальный критический ток может быть реализован, когда, очевидно, все вихри Абрикосова внутри сверхпроводника закреплены, при этом вихревая решетка не будет перемещаться под действием силы Лоренца в большом диапазоне магнитных полей и токов, т.е. в так называемой жестко закрепленной вихревой решетке [8]. Взаимодействие вихревой решетки с системой центров пиннинга всегда проявляется в подстройке магнитного потока к пиннинговой структуре, которая выражается смещением вихрей (или их участков) с позиций, которые они занимали в треугольной вихревой решетке. В анизотропных сверхпроводниках подстройка может выражаться изменением направления магнитного потока внутри сверхпроводника. Изучение этой подстройки в таких анизотропных сверхпроводниках позволит, например, определить масштаб пиннинговой структуры и условия жесткого закрепления вихревой решетки.

Остается актуальным и вопрос о возможности жесткого закрепления вихревой решетки равноосными несверхпроводящими включениями напометрового масштаба. Положительный ответ может открыть новые возможности совершенствования технологии для создания сильноточных сверхпроводящих материалов, поскольку это может спять требования большой степени деформации (вытяжки) проводов для достижения высокой токонесущей способности.

Таким образом, исследования в области сверхпроводящих папокомпозитов актуальны для физики и технологии современных сильноточных сверхпроводников, а также для новых применений сильноточной сверхпроводимости, например в устройствах импульсной энергетики.

Цель работы: Экспериментальное исследование особенностей поведения магнитного потока в сверхпроводящих материалах с пиннингом на n/s границах. А именно, изучение подстройки магнитного потока к линейной пипнинговой структуре и динамики магнитного потока в сверхпроводниках с плоскими n/s границами, исследование характера пиннинга и возможности реализации жестко закрепленной вихревой решетки в нанокомпозитах с пиннингом на несверхпроводящих включениях.

Научная новизна работы:

4. Впервые получен нанокомпозит CuNbSn с высокой токонесущей способностью (2310 А/см2 в полях меньше 1 Тл, в NbjSn с пиннинговой структурой на основе Си) методом магнетронного распыления и последующим контролируемым отжигом.

5. Экспериментально показано, что зависимость токонесущей способности от внешнего магнитного поля для композитов на основе взаимно нерастворимых в твердом состоянии ниобия и меди с пиннингом магнитного потока на песверхпроводящих включениях нанометрового масштаба соответствует модели жестко закрепленной вихревой решетки.

Научное и практическое значение работы:

3. Получены экспериментальные доказательства того, что барьер Бина-Ливингстона действует только для входа магнитного потока в сверхпроводник, по не для выхода вихрей из сверхпроводника. Это может быть использовано для управления движением магнитного потока в анизотропных сверхпроводящих наноструктурах.

4. На примере сверхпроводящих материалов, на базе взаимно-нерастворимых в твердом состоянии меди и ниобия, продемонстрированы возможности жесткого закрепления вихревой решетки равноосными несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба, а также достижения высокой плотности критических токов. Это открывает новые возможности развития технологии сильноточных СП материалов (без использования больших деформаций) и соответствующих новых применений таких материалов, например в сверхпроводящих магнитных экранах ([А9-А13]) для быстрого вывода энергии из СП накопителя путем коммутации магнитного потока.

Результаты, выносимые на защиту: обнаружение полной и частичной подстройки магнитного потока к вытянутой пиннинговой структуре, определение условий существования полной подстройки, обнаружение области жестко закрепленной вихревой решетки; результаты экспериментальных исследований, подтверждающие модель входа-выхода магнитного потока (вход вихрей через торцы пластин, а выход через плоскости), демонстрирующие асимметричный характер барьера Бина-Ливингстона; результаты экспериментальных исследований, демонстрирующие возможность эффективного закрепления вихревой решетки несверхпроводящими включениями нанометрового масштаба в сверхпроводящих нанокомпозитах на основе меди и ниобия.

Апробация: Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференциях:

1. Magnetic Technology Conference. МТ-17, Geneve, Switzerland. 24-28 September 2001 г.

2. Junior Euromat 2002. September 2-5,2002, Lausanne, Switzerland.

3. Topical workshop on voltage current relation ICMC'03. University of Twente,

Netherlands, 25.05-29.05.2003.

4. 6th European Conference on Applied Superconductivity, Sorrento, Italy. 14-18 September

2003.

5. Школы по прикладной сверхпроводимости «Курчатовец 2001», «Курчатовец 2002»,

Курчатовец 2003»

6. Ежегодные научные конференции ИСФТТ 2002, 2003,2004,2005.

7. 1-ая Курчатовская молодежная научная школа. 17-19 ноября 2003.

8. Научная сессия МИФИ-2004. Секция «Сверхпроводимость и физика наноструктур».

26 - 30 января 2004.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Al. G.L. Dorofeev, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin. // Direct Observation of the Magnetic Flux Tuning to the Pinning Structure in NbTi. // IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol. 12, No. 1. March 2002. pp. 1018-1021. A2. A.A Bush, G.L. Dorofeev, V.M. Drobin, Yu.D. Kuroedov, N.M. Vladimirova, V.S. Vyatkin. // Bean-Livingston barrier and dynamics of the magnetic flux flow in layered (plated) Superconductors. // IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol. 12, No. 1. March 2002. pp. 1022-1024. A3. G.L. Dorofeev, A.M. Briazkalo, V.M. Drobin, R.E. Goldenberg, A.I. Khohlov, Yu.D. Kuroedov, T.N. Stepnova, V.N. Sumarokov, G.F. Syrykh, N.M. Vladimirova, V.S. Vyatkin. //Superconducting nanocomposites on the base of Cu + Nb: Structure and flux pinning. // Inst.Phys.Conf.Ser. No.181, vol. 1, pp. 2172-2178. (Proceedings EUCAS'03), 2003. A4. Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л. Пиннинг в нанокомпозитах на основе Си + Nb. Увеличение размеров центров пиннинга в процессе отжига. // Научная сессия МИФИ-2004. Сборник научных трудов. Том 4. стр. 141-142. А5. Вяткин B.C., Брязкало A.M., Гольденберг Р.Е., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д., Сумароков В.Н., Сырых Г.Ф. // Влияние отжига на сверхпроводящие свойства и структуру нанокомпозитов на основе Си и Nb. // 1-я Курчатовская шк. 17-19 ноября 2003. Сборник аннотаций работ «I Курчатовская молодежная научная школа» стр. 74 -75. «Сборник трудов» стр. 183-187.

А6. Dorofeev G.L., Kuroedov Yu. D., Vyatkin V.S. // Superconducting Properties of Nb+Cu Nanocomposite. // Junior Euromat 2002. September 2-5, 2002, Lausanne, Switzerland, p. 32. 68/oB2.

A7. Брязкало A.M., Вяткин B.C., Гольденберг P.E., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д., Никонов A.A., Сумароков В.Н., Сырых Г.Ф.// Эволюция структуры и сверхпроводящих свойств нанокомпозитов Cu+Nb+Sn в процессе термообработки.// Ежегодная научная конф. ИСФТТ. 16-18 марта 2004 г. Сборник аннотаций с. 100. А8. B.C. Вяткин, Г.Л. Дорофеев. // Исследование пиннинга и динамики магнитного потока в сверхпроводящих нанокомпозитах. // Ежегодная научная конференция ИСФТТ. 22 — 24 марта 2005 г. Сборник аннотаций стр. 29.

AI2. Куроедов Ю.Д., Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л., Красноперов Е.П. Патент на изобретение «Способ получения бегущей магнитной волны и устройство для реализации способа». RU №2261539 С2, Класс: Н 05 Н 7/04, 9/02. Приоритет от 13.10.2003. Опубликован 27.09.2005. Бюл. №27.

Получение серии импульсов основано на проникновении магнитного потока за счет термомагнитной волны (скачка потока) в экран, на котором размещена система последовательно соединенных катушек, методом, описанным в работе:

А13. G.L. Dorofeev, Е.Р. Krasnoperov, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin //Evolution of thermomagnetic instability along a superconducting wire. //Physica С 402 (2004) 196-198.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом.

3. Методом магнетронного распыления и последующего отжига получены неравновесные сверхпроводящие нанокомпозиты на основе взаимно нерастворимых в твердом состоянии компонентов (Си и Nb) с размерами сверхпроводящих и иесверхпровдящих включений менее 100 нм. Обнаружено, что происходит эффективное закрепление вихрей мелкодисперсными равноосными несверхпроводящими включениями, вплоть до образования жестко закрепленной вихревой решетки. В частности, для нанокомпозита Cu+Nb наблюдается жесткое закрепление вихревой решетки в магнитных полях вплоть до ВС2. Критическая плотность тока в нанокомпозитах Cu+Nb+Sn в полях до 1 Тл достигает 2-3106 А/см2. Обнаружено, что мелкая структура этих нанокомпозитов приводит к снижению критической температуры вследствие эффекта близости.

4. Методом рентгеноструктурного анализа по положению и ширине рентгеновских пиков был определен фазовый состав и оценен размер структуры нанокомпозита (размер областей когерентного рассеяния) для всех образцов. Для Cu+Nb+Sn композитов обнаружен эффект существенного снижения температуры синтеза NbiSn соединения по сравнению с обычно используемым синтезом NbiSn по бронзовой технологии.

5. Предложено применение получаемых магнетронным распылением нанокомпозитов в качестве сверхпроводящих магнитных экранов в сильноточных импульсных утройствах. Разработан способ вывода электромагнитной энергии из индуктивных накопителей с помощью сверхпроводящих экранов, обладающих высоким сопротивлением в нормальном состоянии и высокой токонесущей способностью в сверхпроводящем состоянии (сверхпроводящие нанокомпозиты являются таким материалом).

Заключение.

В диссертации представлены экспериментальные исследования особенностей поведения вихрей в сверхпроводящих материалах с пиннингом на n/s границах. В том числе, исследована подстройка вихрей к линейной пиннинговой структуре, исследованы особенности динамики магнитного потока в слоистых (пластинчатых) сверхпроводниках и показана возможность эффективного закрепления вихрей пиннинговой структурой нанометрового масштаба, образованной равноосными несверхпроводящими включениями. Получены новые экспериментальные данные об особенностях пиннинга и динамики вихрей в сверхпроводящих нанокомпозитах в присутствии n/s границ, которые могут быть полезными при конструировании сверхпроводящих устройств и при развитии технологии сильноточных сверхпроводящих материалов, преимущественно с ИЦП.

В конце работы я считаю своим приятным долгом выразить благодарность моему научному руководителю Дорофееву Геннадию Леонидовичу за формулировку проблемы, постоянное внимание и руководство, проф. Красноперову Евгению Павловичу за ценные замечания в ходе моей работы, Куроедову Юрию Дмитриевичу за помощь в подготовке экспериментов, Сырых Геннадию Федоровичу за запись рентгенограмм, Никонову Андрею Анатольевичу за измерения критической температуры на его уникальной установке, Брязкало Алексею Мануиловичу и Гольденбергу Рудольфу Ефимовичу за напыление нанокомпозитов и последующий отжиг. Шишову Вячеславу Николаевичу, Дробину Валерию Михайловичу и Владимировой Надежде Михайловне за проведение электронно-микроскопических исследований. Бушу Александру Андреевичу за изготовление слоистых образцов. А также Круглову Виталию Сергеевичу за поддержку моей работы.

Особую благодарность я хотел бы выразить чл. корр. РАН Черноплекову. Николаю Алексеевичу и проф. Клименко Евгению Юрьевичу за интерес к моей работе и полезное обсуждение, а так же за критические замечания, высказанные в ходе обсуждения.

Часть работы, связанная с нанокомпозитами, на основе взаимно-нерастворимых в твердом состоянии компонентов, была выполнена при поддержке гранта РФФИ № 01-0217310. Руководителем гранта являлся Дорофеев Г.Л.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Вяткин, Владимир Сергеевич, Москва

1. Kunzler J.E., Buehler Е., Hsu F.S.L., Matthias B.T., Wahl С., J. Appl. Phys., 32, 325 (1961).

2. Kunzler J.E., Buehler E., Hsu F.S.L., Wernick J.H., Phys. Rev. Lett., 6, 89 (1961).

3. P.G. de Gennes, Superconductivity of Metals and Alloys, N.Y., 1966. П. де Жен. Сверхпроводимость металлов и сплавов, изд. Мир, 1968.

4. B.H. Губанков. //О сопротивлении тонких сверхпроводящих пленок в динамическом смешанном состоянии. //ФТТ, 1972,14, № 9, с. 2618 2620.

5. Шмидт В. В. //Критический ток идеального сверхпроводника второго рода в смешанном состоянии. //ЖЭТФ,1971,т.61,№1,с.398-413.

6. Шмидт В. В. ПО критическом токе в сверхпроводящих пленках. //ЖЭТФ, 1969, т.57, с.2095-2106.

7. Д. Сан-Жам, Г. Сарма, Е. Томас. //Сверхпроводимость второго рода. //Изд. «Мир», Москва 1970. Пер. с англ. D. Saint-James, G. Sarma, E.J. Thomas. Type II Superconductivity. Pergamon Press. 1969.

8. И.Н. Гончаров, Г.Л. Дорофеев, А. Никитин, Л.В. Петрова, Д. Фридчевский, И.С. Хухарева. //Исследование сопротивления вязкому движению вихрей в сверхпроводниках второго рода. //ЖЭТФ, 1964,67, № 6, с. 2235 2245.

9. Kim Y. В., Hempstead C.F., Strnad A.R. //Phys. Rev. Lett, 9, 306 (1962).

10. File J.A., Mills G. //Phys. Rev. Lett. 10,93, (1963).

11. Anderson P.W. //Phys. Rev. Lett. 9,309, (1962).

12. А. Кемпбелл, Дж. Иветс. //Критические токи в сверхпроводниках. //Издательство «Мир». Москва. 1975.

13. В.А. Альтов, В.Б. Зенкевич, М.Г. Кремлев, В.В. Сычев //Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем. Изд. «Энергия», 1975.

14. V.S. Vysotsky, A.L. Rakhmanov, Yu. Ilyin. //Influences of voltage-current characteristic difference on quench development in low-Tc and high-Tc superconducting devices (Review). //Physica С 401 (2004) 57-65.

15. Уилсон M. "Сверхпроводящие магниты", Москва, МИР, 1985. Пер. с англ. M.N. Wilson, Superconducting Magnets. Oxford University Press, Oxford, UK, 1983.

16. Г. Брехна. Сверхпроводящие магнитные системы. «Мир», М.1976, 704 с.

17. J. Bardeen, M.J. Stephen //Theory of the motion of vortices in superconductors. //Phys. Rev. Lett., 1965, A140, #4, p. 1197 1207.

18. M. Tinkham //Viscous flow of flux in type-II superconductors. //Phys. Rev. Lett., 1964, 13, #26, p. 804-807.

19. J.R. Clem //Local temperature-gradient contribution to flux-flow viscosity in superconductors. //Phys. Rev. Lett., 1968,20, #14, p. 735 738.

20. Y.B. Kim, C.F. Heampstead, A.R. Strnad. Phys. Rev., 139, A1163, 1965; Phys. Rev. Lett., 13,794,1964.

21. G.L. Dorofeev, S.V. Frolov, Yu. N. Bobkov, E.V. Nikulenkov, V.Ya. Filkin, O.F. Shevyakova //Volt-Ampere Characteristics of NbTi-wire with Inhomogeneous Filaments. //Supercond. Sci. Technol. 5 (1992). S464-467.

22. I. Puica, W. Lang, M. Peruzzi, K.V. Lemmermann, J.D. Pedarnig, D. Bauerle. //High electric field study of the superconducting transition of YBa2Cu307-d //Superconducting Science and Technology 17 (2004) S543-S547.

23. L.D. Cooley, L.R. Motowidlo //Advances in high-field superconducting composites by addition of artificial pinning centers to niobium-titanium. //Supercond. Sci. Technol. 12 (1999) R135-R151.

24. Ю.Ф. Бычков, В.Г. Верещагин, B.P. Карасик, Г.Б. Курганов, В.А. Мальцев //Критические токи в сверхпроводящем сплаве с жестко закрепленной вихревой решеткой. //ЖЭТФ, т. 56, вып. 2, 1969, стр. 505 515.

25. Карасик В.Р. //Критические токи и намагниченность сверхпроводящих сплавов Ti-22aT.%Nb и Zr-20aT.%Nb. //Труды ФИАН т.121, 1980, стр. 114-167.

26. D. Dew-Hughes //Is Jc in NbTi Limited by Grain-Boundary flux-shear? //IEEE Transaction on Magnetics, Vol. MAG-23, No. 2, March 1987, pp. 1172-1175.

27. C.P. Bean and J.D. Livingston //Surface barrier in type-II superconductors. //Phys. Rev. Lett. Vol. 12. pp. 14-16,1964.

28. N. Harada, H. Yamada, K. Sugai, I. Munechika, M. Tsuda, T. Hamajima //Flux pinning property of artificial pinning center introduced by microfabrication. //Physica С 392-396 (2003) 1043-1047.

29. D.J. Morgan, J.B. Ketterson// Fluxon Pinning by Artificial Magnetic Arrays. // J. of Low Temperature Physics, Vol. 122, Nos. 1/2,2001, pp. 37-73.

30. M. Konczykovski, L.I. Burlachkov Y. Yeshurun, F. Holtzberg// Evidence for surface barriers and their effect on irreversibility and lower-critical-field measurements in Y-Ba-Cu-0 crystals.// Phys.Rev.B, v. 43, No. 16,1991, pp. 13707-13710.

31. L. Burlachkov // Magnetic relaxation over the Bean-Livingston surface barrier. // Phys. Rev. B, Vol. 47, No. 13,1993-1, pp. 8056-8064.

32. L. Burlachkov, Y. Yeshurun, M. Konczykovski, F. Holtzberg // Explanation for the low temperature behavior of Hcl in YBa2Cu307 //Phys.Rev.B, Vol. 45, No. 14, 1992-II, pp. 8193-8196.

33. P. Sigma Deo, V.A. Schweigert, F.M. Peeters //Hysteresis in mesoscopic superconducting disks: The Bean-Livingston barrier. // Phys. Rev. B, Vol. 59, No. 9, 1999-1, pp. 6039-6042.

34. E.J. Kramer //Scaling Laws for Flux Pinning in Hard Superconductors. //J. Appl. Phys., 44, 1360-1370,1973.

35. R. Labusch //Elastic Constants of the Fluxoid Lattice Near the Upper Critical Field. //Phys. Stat. Sol., 32,439-442,1969.

36. R.G. Sharma //Review on the fabrication techniques of A-15 superconductors. //Cryogenics 1987 Vol. 27, July, pp. 361 377.

37. D. Dew-Hughes and M. Suenaga //Crytical Current Densities of Bronze-Processed Nb3(Snl-xGax) Wires up to 23.5 T. //J. Appl. Phys., 49, 357 360, 1978.

38. M. Suenaga and D.O. Welch //"Flux Pinning in Bronze-Processed Nb3Sn Wires" in Filamentary A15 Superconductors. IIM. Suenaga and A.F. Clark, Eds, Plenum Press, NewYork, 1980, pp. 131 142.

39. G.L. Dorofeev, S.V. Frolov //Flux-pinning and the extremely high current in the NbTi-wires (the bound of the modern technology). //Supercond. Sci. Technol. 5 (1992) S460-463.

40. G.L. Dorofeev, E.Yu. Klimenko, S.V. Frolov, E.V. Nikulenkov, E.I. Plashkin, N.I. Salunin and V.Ya. Filkin. //Current carrying capacity of superconductors with artificial pinning centers. //Proc. MT-9 Conf., Zurich, Switzerland (1985). 1986, pp. 564567.

41. Шмидт В.В., Мкртчян Г.С. //Вихри в сверхпроводниках второго рода. //УФН, 1974, т.112, № 3, с.459-490.

42. Терновский Ф.Ф., Шехата J1.H. //Структура смешанного состояния вблизи границы полубесконечного сверхпроводника второго рода. //ЖЭТФ,1972, т.62, №6.с.2297-2310.

43. Русинов А.И., Мкртчян Г.С. //К теории вихрей Абрикосова в сверхпроводниках с к »1.- ЖЭТФ,1971.,т.61,№2,с.773-783.

44. G.L. Dorofeev, Yu.D. Kuroedov and S.V. Frolov //On nature of current-carrying capacity of high-Tc ceramics //Proceeding of the IV Bilateral Soviet German Seminar on High Temperature Superconductivity. 6-13 October 1991. St. Petersburg, pp. 315 -318.

45. C. Meingast, P.J. Lee, D.C. Larbalestier //Quantitative description of a high Jc Nb-Ti superconductor during its final optimization strain: I. Microstructure, Tc, Hc2, and resistivity. //J. Appl. Phys. 66 (12), 15 December 1989. pp. 5962-5970.

46. L. D. Cooley, P. D. Jablonski, R. W. Heussner, and D. C. Larbalestier //Nb-Ti composite wires with artificial ferromagnetic pins. //Advances in Cryosenic Engineering, Edited by L-T. Summers, Plenum Press, New York, 1996, Vol. 42,1095 1102.

47. X.H. Liu, A.Sulpice, R.Tournier, E. Mossang, L. Zhou, X.Z. Wu, H.T. Liu, P.X. Zhang, Y. Feng. //Superconducting Properties of Artificial Pinning Center Nb48Ti.// Presented on Eucas 03. 2003. •

48. C. Bormio-Nunes, R.W. Heussner //Magnetization critical current density of conventional and artificial pinning center (APC) Nb Ti superconducting wires. //Journal of Magnetism and Magnetic Materials 226-230 (2001) 298-300.

49. T. Kitai, M. Higuchi and K. Osamura. //Artificial pinning centers in jelly-roll processed Nb/Cu composites. //Cryogenics 37 (1997)389-395.

50. A. Snezhko, T. Prozorov, R. Prozorov //Magnetic nanoparticles as efficient bulk pinning centers in type-II superconductors. //Phys. Rev. В 71, 024527 (2005).

51. G.L. Dorofeev, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin. //Direct Observation of the Magnetic Flux Tuning to the Pinning Structure in NbTi. //IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol. 12, No. 1. March 2002. pp. 1018-1021.

52. Modified Jelly Roll (Nb3Sn) wire. //Teledyne Wan Chang //October 1994. Рекламный проспект Nb3Sn проводов и искусственными центрами пиниинга.

53. Патенты США №№ 4973527,4262412,4414418, 5098798.

54. Р. А. Андриевский, A.M. Глейзер //Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. 1. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления. //Физика металлов и металловедение. 1999, том 88, №1, с. 50-73.

55. Карасик В.Р., Рикель М.О., Тогонидзе Т.Г., Цебро В.И. //Исследование токонесущей способности массивных однофазных образцов PbMoeSs с размером зерна -0.1 мкм. //ФТТ, т.27, вып. 10,1985, стр. 3141-3142.

56. Карасик В.Р., Каряев Е.В., Закосаренко В.М., Рикель М.О., Цебро В.И. //Пиннинг вихревой решетки в массивных однофазных образцах PbMoeSs и SnMo6S8 с разным размером зерна. //ЖЭТФ т.87, вып.6(12), 1984, стр. 2114-2127.

57. А.Р. Tsai, N. Chandrasekhar, К. Chattopadhyay //Size effect on the superconducting transition of embedded lead particles in an Al-Cu-V amorphous matrix. //Appl. Phys. Lett. Vol. 75, No.l 1, 13 Sept. 1999. pp. 1527-1528.

58. J.B. Ketterson and S.N. Song // Superconductivity// Cambridge University Press 1999.

59. M. Тинкхам. Введение в сверхпроводимость. Москва. Атомиздат. 1980.

60. Дорофеев Г.Л. //Диссертация на соискание степени кандидата физико-математических наук. Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова. 1981.

61. И.А. Руднев, Б.П. Михайлов, П.В. Бобин// Намагниченность и критический ток высокотемпературных сверхпроводников с искусственными центрами пиннинга.// Письма в ЖТФ, 2005, т. 31, вып. 4, стр. 88-94.

62. В.А. Павлов //Высокие пластические деформации и природа аморфизации и диспергирования кристаллических систем. //ФММ, 1989, том 67, вып. 5, стр. 924944.

63. Gleser A.M. //Melt quenched nanocrystals. //Nanostructured Materials. Science and Technology / Eds. G.-M. Chow, N.I. Noskova. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ. 1998. 1995. P. 163-182.

64. Электронный справочник: "Binary Alloy Phase Diagrams". ASM International. The Materials Information Society.

65. O. Chernyi, G. Storozhilov, N. Andrievskaya, V. Ilicheva. //A study of the structure, mechanical properties and critical current density of Nb-Ti based alloys with additions of Be and B. // Presented on Eucas 03. 2003.

66. S.P. Gupta, D. Rathor. //Kinetic of growth of intermetallics in the Cu-Sn system //Carl Hanser Verlag, Munchen Z. Metallkd. 93 (2002) pp. 516-522.

67. B.A. Glowacki, D.J. Fray, X-Y. Yan, G. Chen //Superconducting Nb3Sn intermetallics made by electrochemical reduction of Nb205-Sn02 oxides. //Physica С 387(2003)242-246.

68. Г. Кнопфель. Сверхсильные магнитные поля. «Мир». Москва. 1972. Пер.с англ. Heinz Knoepfel. Pulsed High Magnetic Fields. North-Holland publishing company. Amsterdam. London. 1970.

69. Куроедов Ю.Д., Дорофеев Г.Л. "Устройство для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов." а/с SU №1736016 Н05Н 7/04 Бюлл. изобр. №19,1992 г.

70. Куроедов Ю.Д., Дорофеев Г.Л., Вяткин B.C. //Патент на изобретение «Способ генерации импульсных токов». RU №2237356 С2, Класс: 7 Н 03 К 3/53, 3/38, Н 05 Н 7/04. Приоритет от 29.05.2002. Опубликован 27.09.2004. Бюл. №27.

71. Е. Altshuler, Т.Н. Johansen //Colloquium: Experiments in vortex avalanches. //Reviews of Modern Physics, Vol. 76, April 2004, pp. 471-487.

72. I.A. Rudnev, S.V. Antonenko, D.V. Shantsev, Т.Н. Johansen, A.E. Primenko //Dendritic flux avalanches in superconducting Nb3Sn films. //Cryogenics 43 (2003) 663666.

73. U. Bolz, В. Biehler, D. Schmidt, B.-U. Runge and P. Leiderer. //Dynamics of the dendritic flux instability in YBa2Cu307-d. //Europhys. Lett., 64 (4), pp. 517 523 (2003).

74. A.A. Bush, I.S. Dubenko, V.P. Sirotinkin //High temperature X-ray investigation of Bi2Sr2CaCu208+s//Superconductivity: Physics, Chemistry, Technique. Vol. 3. pp. 143147, 1990.

75. S. Sergeenkov, M. Ausloos, H. Bougrine, R. Cloots, V.V. Gridin// Thermoelectric power of textured Bi2Sr2CaCu20s : Evidence for field-induced hysteretic behavior.// Phys. Rev. B. Vol. 48, No. 22, 1993, pp. 16680-16689.

76. V.K. Vlasko-Vlasov, A. Koshelev, U. Welp, G.W. Crabitree, K. Kadowaki //Decoration of Josephson vortices by pancake vortices in Bi2Sr2CaCu2O8.ni //Phys. Rev. B, 66,014523 (2002).

77. D. Raabe, U. Hangen //Correlation of Microstructure and Type II Superconductivity of a Heavily Cold Rolled Cu-20Mass% Nb in situ Composite. //Acta mater. Vol. 44. No. 3, pp. 953-961. 1996.

78. Отчет Курчатовского Института №50.05/87.

79. Yu.N. Ovchinnikov, B.I. Ivlev //Pinning in layered inhomogeneous superconductors. //Phys. Rev. B. Vol.43, No. 10,1 April 1991. pp. 8024-8029.

80. J. Bishoff, P.G. Vassilev and I.N. Goncharov. //Low tempetature heat capacity of Nb-79.6 wt%, Nb-38 wt% Ti and multifilamentary cables of NT-50. //Cryogenics, pp. 131-134. March 1982.

81. Bean C.P.//Phys. Rev. Lett.//8,250, (1962).

82. Никонов A.A. //Вставка-криостат для измерения дифференциальной магнитной восприимчивости с использованием метода двойного синхронного детектирования. //Приборы и техника эксперимента,1995, №6, с. 168-171.

84. C.C. Горелик, JI.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков. //Рентгенографический и электронооптический анализ. //«Металлургия». Москва. 1970.

85. F. Bass, V.D. Freilikher, B.Ya. Shapiro, S. Shvartzer // Effect of surface roughness on Bean-Livingston surface barrier. // Physica С 260 (1996) 231-241.

86. В. J. Baelus, K. Kadowaki, F.M. Peeters //Influence of surface defects on vortex penetration and expulsion in mesoscopic superconductors. //Phys. Rev. В 71, 024514 (2005).

87. С. Cirillo, S.L. Prischepa, A. Romano, M. Salvato, C. Attanasio //Proximity effect in superconductor/highly paramagnetic Nb/Pd systems. //Physica С 404 (2004) 95-98.

88. Superconducting Properties of Nb+Cu Nanocomposite. // Dorofeev G.L., Kuroedov Yu. D., Vyatkin V.S. //Junior Euromat 2002. September 2-5, 2002, Lausanne, Switzerland, p. 32. 68/oB2.

89. В.А. Шкловский, В.М. Кузьменко //Взрывная кристаллизация аморфных веществ. //Успехи Физических Наук. Том 157, вып. 2, февраль 1989 г.

90. А.Ж. Тулеушев, Ю.Ж. Тулеушев, В.Н. Володин //Механизм понижения температуры синтеза сверхпроводящих покрытий на основе ниобия. //Физика металлов и металловедение, 2002, том 94, №5, с. 74-79.

91. Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л. //Пиннинг в напокомпозитах на основе Си + Nb. Увеличение размеров центров пиннинга в процессе отжига. //Научная сессия МИФИ-2004. Сборник научных трудов. Том 4. стр. 141-142.

92. Вяткип B.C., Дорофеев Г.Л., Куроедов Ю.Д. //Патент на изобретение «Способ получения бегущей магнитной волны и устройство для реализации способа». RU №2219685 С2, Класс: 7 Н 05 Н 7/04, 9/02. Приоритет от 12.07.2001. Опубликован 20.12.2003 Бюл. №35.

93. G.L. Dorofeev, Е.Р. Krasnoperov, Yu.D. Kuroedov, V.S. Vyatkin //Evolution of thermomagnetic instability along a superconducting wire. //Physica С 402 (2004) 196— 98.

94. О скоростях разрушения сверхпроводимости. //Вяткин B.C., Дорофеев Г.Л., Красноперов Е.П., Куроедов Ю.Д., Гершенкрой В.Л., Фортов В.Е. //Сборник «Физика экстремального состояния вещества 2002. Черноголовка 2002. с. 73 - 74.

95. Вяткин B.C. //Распространение бегущей магнитной волны и ускорение нормальной фазы вдоль сверхпроводящей проволочки. //Научная сессия МИФИ2004. Сборник научных трудов. Том 4. стр. 141-142.

96. M.S. Walker, J.K. Hulm //Propagation of Persistent Current Decay in Nb-Zr Wires. //J. Appl. Phys. Vol. 37, No. 3. March 1966. pp. 1015-1016.

97. Гуревич А.Вл., Минц Р.Г., Рахманов А.Л. «Физика композитных сверхпроводников», Наука, Москва, 1987.

98. D.Y. Vodolazov, I.L. Maksimov, Е.Н. Brandt// Vortex entry conditions in type-II superconductors. Effect of surface defects.// Physica С 348 (2003) 211-226.

99. Ю.Д. Куроедов, Г.Л. Дорофеев, B.C. Вяткин // Физические предпосылки применения сверхпроводников в импульсной энергетике микросекундного диапазона. // Прикладная физика, №5,2005, стр. 115-125.