Экспериментальное исследование транспортных свойств гетерогенных ВТСП с межкристаллитными границами квазитуннельной проводимости тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ШАЙХУТДИНОВ КИРИЛЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РГ5 ОД

_ ' р.? / о ¿г-

0 1имг ¿и;;

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВТСП С МЕЖКРИСТАЛЛИТНЫМИ ГРАНИЦАМИ КВАЗИТУННЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Красноярск - 2000

Работа выполнена в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Научный руководитель:

кандидат физико - математических наук Петров М.И.

Официальные оппоненты:

доктор физико—математических наук Патрин Г.С.

кандидат физико - математических наук Гавричков В.А.

Ведущая организация:

Институт неорганической химии СО РАН (Новосибирск)

Защита состоится

3

2000 г. в ^ часов

на заседании диссертационного совета Д 002.67.02 по защитам диссертаций при Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Адрес: 660036, г. Красноярск, Академгородок

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Автореферат разослан " / "

2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ. - мат. наук_

Вальков В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Транспортные свойства джозефсоновских структур на основе как низкотемпературных (НТСП), так и высокотемпературных, (ВТСП) сверхпроводников изучаются достаточно широко, поскольку физические явления, обуславливающие спаривание носителей, раскрываются в полной мере именно в таких структурах. Кроме того, джозефсоновские структуры нашли практическое применение в прецизионных измерительных приборах, имеющих рекордные показатели по чувствительности. Идеальным объектом для изучения эффекта Джо-зефсона в структурах на основе ВТСП являются одиночные туннельные переходы, но из-за ограничений, накладываемых малой длиной когерентности ВТСП (что требует малых геометрических размеров слабой связи, -10-20 А) и из-за его сильной химической активности, изготовление таких переходов представляет собой сложную технологическую задачу.

Технологически более простым способом изучения эффекта Джозефсона является исследование транспортных характеристик сети слабых связей джозефсо-новского типа, которая реализуется в двухфазных композитах из ВТСП и материала, не обладающего сверхпроводящими свойствами. При синтезе таких композитных образцов необходимо учитывать следующие факторы. Во-первых, ингредиенты будущего композита не должны обладать сильным химическим взаимодействием, во-вторых, полученные образцы должны быть механически прочными. Таким образом, время синтеза таких композитов должно быть минимально (синтез методом быстрого спекания). Конечно, свойства сети слабых связей будут каким-то образом отличаться от свойств одиночных джозефсоновских переходов из-за разброса их геометрических параметров, но основные транспортные характеристики (температурные зависимости критического тока и электросопротивления, вольт-амперные характеристики (ВАХ)) такой сети будут отражать особенности одиночных переходов. Следует отметить, что из-за случайности геометрических параметров и взаимной ориентации таких переходов в композитах, изучение высокочастотных явлений, характеризующих именно эффект Джозефсона, в

л

них затруднено, поэтому данная работа посвящена исследованию транспортных свойств двухфазных композитных ВТСП.

-4В таких материалах появляется возможность целенаправленно изучить особенности протекания сверхпроводящего тока по слабым связям различного характера, сравнить полученные результаты с существующими в литературе теориями, что может пролить свет на их применимость к ВТСП, что в настоящее время является важной научной задачей. Актуальность вызвана также исследованием новых композитных материалов на основе ВТСП в материаловедческом плане, т.к. получение атомарно резких границ является до сих пор актуальной задачей.

В 1995 г. работа поддерживалась Красноярским краевым фондом науки, грант 4F0223. В 1998 — 1999 гг. работа выполнялась при поддержке Гранта молодых ученых СО РАН. По результатам исследований в 1998 и 1999 году автору присуждалась аспирантская стипендия фонда Сороса, а также стипендия молодых ученых Красноярского краевого фонда науки.

Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств поликристаллических ВТСП с искусственно созданными границами туннельной и квазитуннельной проводимости. Согласно с этим были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Экспериментально исследовать транспортные свойства композитов из ВТСП состава Уз^Ьи^ВагСизО, и оксида меди, моделирующих многосвязную сеть слабых связей туннельного типа. Проанализировать полученные результаты в рамках теории термоактивационного проскальзывания фазы (Thermally Activated Phase Slippage - TAPS) в джозефооновских туннельных структурах.

2. Исследовать транспортные свойства композитов из ВТСП (Уз^Ьи^ВагСизОу) и полупроводника CubxLixO с различной концентрацией носителей. Проанализировать экспериментально полученные результаты в рамках существующих теорий для джозефсоновских структур квазитуннельной проводимости.

3. Исследовать влияние парамагнитных центров рассеяния (никель), внедренных в диэлектрическую - компоненту (оксид меди) композита ВТСП (Y3/4Lu1/4Ba2Cu307) + Cui.xNixO на его резистивные свойства. В рамках теории сильных электронных корреляций проанализировать магнитные свойства Cui_xNixO и транспортные свойства композитов с ним.

4. Исследовать транспортные свойства композитов ВТСП (Уз/Дл^ВагСизОу) + парамагнетик (NiTi03). Проанализировать полученные ре-

зультаты в сравнении с результатами, полученными на «реперных» композитах (Y3/4Lu1/4Ba2Cu307) + MgTi03. MgTi03 изоструктурен NiTi03 и является немагнитным соединением. Научная новизна:

1. Впервые измерены температурные зависимости критического тока, а также электросопротивления при произвольных значениях плотности измерительного тока композитов ВТСП (У^Ьи^ВагСизСЬН диэлектрик (СиО). Впервые анализ полученных результатов проведен в рамках механизма TAPS Амбегаокара-Гальперина как для бесконечно малых, так и для конечных значений транспортного тока в джозефсоновских S-I-S (S - сверхпроводник, I - диэлектрик) структурах.

2. Исследованы транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4LuI/4Ba2Cu307)+ полупроводник (Cu^Li/3) с различной концентрацией лития. По мере увеличения концентрации носителей в полупроводниковой компоненте композита впервые наблюдалась трансформация вольт-амперных характеристик от туннельной к квазитуннельиой, а на температурной зависимоеги критического тока » области низких температур обнаружено плато, теоретически предсказанное Шюсслсром и Кюммелем.

3. Вперпые исследованы транспортные свойства композитов И ГСП (Y3/4LU|/4Ba2Cu307) + диэлектрик (Cu^N^O) и обнаружено сильное влияние магнитных центров рассеяния (никель) в диэлектрической компоненте композита на его на резистивные свойства.

4. Впервые исследованы транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cuj07) + магнитный диэлектрик NiTi03. Обнаружены аномалии на температурной зависимости электросопротивления и критического тока композитов.

Практическая ценность Впервые экспериментально получены данные о транспортных свойствах гетерогенных композитных ВТСП с искусственными границами туннельного и квазитуннельного характера, а также получена важная информация о взаимодействии спинов носителей сверхтока с магнитными центрами рассеяния различной концентрации, внедренных в диэлектрическую компоненту композитов. Показано, что такие композиты моделируют сеть слабых

связей джозефсоновского типа. Полученные сведения можно использовать для приготовления композитных ВТСП - материалов с заранее заданными характеристиками.

На защиту выносятся:

1. Результаты измерения транспортных характеристик композитов из ВТСП (Уз/Д^дВагСизОу) и оксида меди. Анализ полученных результатов в рамках механизма термоактивационного проскальзывания фазы.

2. Результаты изучения транспортных свойств композитов Уз/4Ьи1/4Ва2Сиз07 + полупроводник CuUrLixO (*=0.003 н- 0.06).

3. Результаты исследования транспортных свойств композитов Уз/4Ьи1/4Ва2Си307 + Cu^Nij.0.

4. Результаты исследования транспортных характеристик композитов Y3/4Lu1/4Ba2Cu307 + NiTi03 и Y3/4Lu1/4Ba2Cu307 + MgTiOj

Апробация. Материалы диссертации 'были представлены на международных конференциях по ВТСП: M2S-HTSC-V (Beijing, China, February, 1997), 5th International Workshop «High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Hnginccring (MSU-HTSC -V)», Moscow, March 24-29, 1998. Публикации По теме диссертации опубликовано 11 работ. Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав и. заключения, содержит 121 стр. машинописного текста, включая 47 рисунков, 1 таблицу и список цитированной литературы (139 наименований).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении указана актуальность темы, сформулирована цель, показаны новизна и практическая ценность исследований, приведена аннотация полученных результатов и структура диссертации.

В первой главе (п. 1.1.) проведен обзор экспериментальных работ, в которых исследуются транспортные свойства джозефсоновских структур (одиночных переходов, регулярных структур и статистических сетей слабых связей) как на основе низкотемпературных сверхпроводников, так и на основе ВТСП.

В п. 1.2. проведен краткий обзор и приведены результаты некоторых теоретических работ, посвященных исследованию протекания тока по джозефсоновским

структурам.

В конце обзора дана постановка задачи.

Во второй главе описаны экспериментальные методики измерения транспортных характеристик поликристаллических композитных ВТСП при различных температурах, основанные на стандартном 4-х зондовом методе. К ним относятся: плотность критического тока, электросопротивление и вольт-амперные характеристики (ВАХ). Здесь же приведены основные технические характеристики вибрационного магнетометра, на котором проводились магнитные измерения исходных компонентов и композитов с их использованием.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования транспортных свойств композитов из ВТСП (У3/4Ьи ^ВазСизС^) и диэлектрика (СиО).

Композитные образцы с" различными объемным содержанием ВТСП У3/4Ьи,/4Ва2Сиз07 и СиО были синтезированы по следующей схеме. Первоначально были синтезированы исходные компоненты будущего композита. Технология синтеза Уз^Ьи^ВагСизОу - стандартная керамическая. Смесь порошкообразных компонентов будущего композита тщательно перемешивалась и дополнительно перетиралась в агатовой ступке, а затем прессовалась в таблетки. Эти таблетки помешались на предварительно разогретые лодочки и вносились в рабочую зону печи, разогретую обычно до температуры 900-^915° С. Таблетки выдерживались при этой температуре 2 минуты, а затем помещались в печь, разогретую до 350 °С для насыщения кислородом, где находились 3 часа, после чего охлаждались вместе с печью. Таким методом «быстрого спекания» были получены образцы с различным объемным содержанием ВТСП+СиО. Обозначим композитные образцы как Б+Х1, где в - сверхпроводник, I - диэлектрик (СиО), X - объемные проценты несверхпроводящего ингредиента в композите.

На исходных компонентах композита СиО и Уз/Д-и^ВагСизО? и композитах были проведены рентгеноструктурные измерения. На дебаеграмме композитных образцов присутствуют рефлексы только от СиО и Уз/Дл^ВазСизОу. Дополнительных рефлексов обнаружено не было. Измерения температурных зависимостей намагниченности композитных образцов показали, что все образцы имеют одинаковую температуру начала перехода, равную 93.5К, что соответствует Тс исход-

ного ВТСП. Абсолютная величина диамагнитного момента при 4.2 К уменьшается с увеличением объемного содержания СиО в композите. Вольт - амперные характеристики композитных образцов при температуре Т = 4.2 К имеют квазитуннельный характер [1].

Из теории Амбегаокара - Гальперина [2] следует, что ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, вольт - амперные характеристики, обусловленные механизмом термоактивационного проскальзывания фазы, следуют зависимости:

V 4п 2к 2к 7л у у(^у

-= _ {(е^.1)->[ ] амш ]+1 аг-}"' (1),

лю, у 0 о о

Г(У) =ехр(0.5 у С* г+ с05( у/))) (2)

П(Т)

11(Т) — максимальный джозефсоновский ток при температуре Т в отсутствие тепловых флуктуаций [2]. В случае ^(Т) можно использовать зависимость Амбегаокара - Баратова для туннельного 8-1-8 перехода [3]. В этом случае вводится обозначение [2]:

С = к/екКх, (3)

На рис.1 приведены зависимости р(Т), измеренные при различных значениях транспортного тока, образца 8+301 (кружки). Обратим внимание на вид экспериментальных зависимостей Я(Т). Температура начала перехода в сверхпроводящее

состояние не зависит от величины транспортного тока и составляет 93.5 К. Это говорит о том, что саморазогрева образцов при таких значениях транспортного тока не происходит. Сплошные линии на рис.1 - результат расчета согласно теории [2] - зависимости Я(Т, ^ по уравнению (1). В качестве ^(Т) - максимального джозефсоновского тока использовалась теоретическая зависимости критического тока Амбегаокара - Баратова (А-В) [3]. Формально при подгонке расчетной зависимости ЩТо), величина 1с(0) является подгоночным параметром, однако полученная подгоночная величина 1С(0) для 8+301 равна 0.96 А/см2, что близко к экс-

о" о

Рис. 1. Экспериментальная зависимость Я(^) композита 8+301 (кружки). Сплошные линии - зависимость К('Г,]), вычисленная из (1) с использованием Jc(T) Амбегаокара-Баратова (А-В) [3], С=800±50, ТС=89К. Изотермы проведены через 1К.

периментальному значению Jc(0) = 0.88+0.05 А/см2, полученному экстраполяцией 1С(Т) к Т=0 К из области гелиевых температур. Из рис.1 видно, что наблюдается хорошее согласие между экспериментальными зависимостями ЩТ,1) во всем диапазоне токов и температур для 8+301 и зависимостями, полученными в результате расчета по (1).

На рис.2 представлена экспериментальная зависимость ТС(Т) (по критерию 1 мкВ/см [4]) композита 8+301. На этих рисунках также представлены зависимости ■ГС(Т) Амбегаокара - Баратова (А-В) [3] и Фурусаки - Цукады (Р-Т) [5]. Наблюдается кардинальное различие (даже по знаку кривизны) между экспериментально наблюдаемьми 1С(Т) и теоретическими 1с(Т) как (А-В) так и (Р-Т) для 8-1-8 джо-зефсоновского перехода.

Сплошные кривые на рис.2 - результаты расчета }с по формуле (1) с тем же значением подгоночного параметра, как и на рис. 1, и по различным критериям (от 1х10"8 В/см до 1 х 10"3 В/см). Как видно, рассчитанные зависимости 1С(Т) имеют тот же знак кривизны, что и экспериментальные, и это можно считать уже значительным прогрессом в описании транспортных свойств именно ВТСП джозефсо-новских структур. Однако полного согласия не наблюдается. При высоких темпе-

-101.0 0.9 0.8 0.7

& °6

о"

I"

""» 0.4

0.3 0.2 0.1

0.0

0 10 20 30 40 60 60 70 80 90

т,к

Рис. 2. Экспериментальная зависимость 1с(Т) образца 8+301 (кружки), зависимости 1С(Т) (А-В) [3] и Р-Т [5], а также температурные зависимости критического тока, вычисленные согласно (1) с использованием 1с(Т) (А-В) (штриховые линии, С=800) и с использованием 1С(Т) Р-Т (точки, С=1000) по различным критериям (справаналево: Iх 10"3 В/см, 1x10"4 В/см,... 1х10"8В/см).

ратурах, достаточно далеко (-15-20К) от Тс «берегов», экспериментальные значения 1с становятся исчезающе малыми и следуют квадратичному закону, ко впервые прямым численным расчетом показано, что учет только тепловых флуктуации в рамках теории БКШ изменяет кривизну 1С(Т) с положительной на отрицательную.

В четвертой главе приведены результаты исследования транспортных свойств композитов ВТСП (У3/4Ьи1/4Ва2Сиз07) + полупроводник (Си^Дл/)) с различной концентрацией носителей. Результаты исследования физических свойств соединения Си1.хЬ1хО приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики образцов Си^Гл^О.

X р(270К), Пхсм Е^ теУ Р ................ -3 п, см

0 -40000 1350 [6,7] 1[6]

0.003 6.2 92 0.9±0.05 1.5хЮ20

0.01 0.94 46 0.6±0.1 5x1020

0.03 0.63 43 0.6+0.1 1.5Х1021

0.06 0.44 43 0.6±0.1 .ЗхЮ21

В таблице: х- содержание лития, р(27(Ж) - сопротивление образцов при 270К, Eg - энергия активации, Р - экспериментальный показатель степени, п — концентрация носителей. Концентрация носителей рассчитывалась из предположения, что каждый ион лития индуцирует появление одного дырочного носителя.

Композитные образцы ВТСП + полупроводник с различной концентрацией носителей приготовлялись методом быстрого спекания по той же методике, по которой были приготовлены композиты ВТСП+СиО, с использованием Си^Дл^О в качестве несверхпроводящего ингредиента. Обозначим пблупроводниковые ингредиенты композита как . БтО => СиО (чистый оксид меди); БтО.З => {Cuo.997Lio.003O), 8тЗ=> (О^ГлоозО). 5т6 (Си0.вДЛо.обО), а композитные образцы с их использованием - Б + А'ЗтО, Б + А"5т0.3, 8+АБгпЗ, З+Л^тб соответственно (X— объемные проценты полупроводникового компонента в композите). Дебаеграммы композитов содержали рефлексы только от структур 1-2-3 и СиО. Магнитные измерения показали небольшое редуцирование сверхпроводящих свойств ВТСП гранул, т.е. уменьшение температуры перехода на 1-2 К, спя-занное с широко известным фактом понижения Тс при диффузии лития и УВа2Си307.

На рис.3 приведены экспериментальные ВАХ композитных образцов при Т = 4.2 К. Из рисунка видно уменьшение дифференциального сопротивления по мере увеличения содержания лития в полупроводниковой прослойке композита, а также изменение характера проводимости от квазитуннельного к квазиметаллическому. Наличие на ВАХ (рис.3) критического тока' }с, а также характер ВАХ в закритической (I > 1С) области свидетельствует о том, что транспортный ток протекает как по гранулам ВТСП, так и по полупроводниковым гранулам. Увеличение дифференциального сопротивления при увеличении объемного содержания полупроводникового компонента можно считать следствием увеличения эффективной толщины 8ш прослойки между ВТСП гранулами в сети слабых связей композитов.

Абсолютные значения 1С(5К) увеличиваются по мере увеличения концентрации носителей и по мере уменьшения эффективной толщины полупроводниковой прослойки в композите. На рис.4 представлена зависимость Ям"1 от 1с(5К) в логарифмических шкалах. Значение определялось из ВАХ (см. рис.3). Видно, что

J1 А/см2

Рис. 3. В АХ композитных образцов ВТСП+полупроводник.

эта зависимость ложится на прямую с коэффициентом, близким к 1, т.е., зависимость ]с ~ 1/Ян выполняется для всех серий образцов. Такая зависимость характерна как для одиночных джозефсоновских Б-Ы-З, так и для Б-ЬБ переходов, что также наблюдалось экспериментально. Таким образом, изучаемые композиты можно рассматривать как одиночный джозефсоновский переход с некоей эффективной протяженностью.

На рис.5 показаны экспериментальные температурные зависимости плотности критического тока композитов Б+ХЗшЗ и Б+ХЗшб нормированные к значению

з /

■Гс(5К). По оси X отложена величина л/ х , которую, как было показано в диссертационной работе, можно считать пропорциональной эффективной протяженности слабой связи в композите. Экспериментально наблюдается увеличение критической температуры сети слабых связей Ти по мере увеличения концентрации

• Э+ХЭтв ■ з+ХБтО.З ж Э+ХвтО

лития в полупроводниковой прослойке и по мере уменьшения толщины полупроводниковой прослойки. Зависимости .¡с(Т) образцов в+ХЭтЗ имеют от-

0.1

А/см'

Рис. 4. Зависимость сопротивления Ям от величины критического тока ]с ПРН Т=5К.

гЬ

J—I—......

1.0

10.0

рицательную кривизну вплоть до температуры жидкого гелия. На экспериментальной зависимости .¡с(Т) композита 8+7.55ш6 в области низких температур наблюдается особенность -

смена знака кривизны, см. рис.5, которая исчезает как

по мере увеличения объемного содержания полупроводниковой компоненты п композите, так и по мере уменьшения концентрации носителей в Си^Дл^О. Такое поведение качественно согласуется с выводами теории [8], в которой авторы рас-

Рис. 5. Зависимости 1С(Т) композитных образцов З+ХвшЗ, 5+Х5т6

сматривают андреевское отражение носителей в З-Бш-Э переходе как единственный механизм, который Ътвечает за перенос джозефсоновского сверхтока.

В пятой главе экспериментально исследовано влияние магнитных центров рассеяния, внедренных в диэлектрическую компоненту композита

5+2255гл5

,30

• Г, К

ВТСП+Си^М/) на его резистивные свойства. Дебаеграмма образца Си094№00бО показала наличие двух кристаллографических фаз, в которых может существовать твердый раствор в системе (СиО^.ДМЮ)*, что полностью согласуется с литературными данными [9]. На компонентах композита Си, ^N¡,0 с л = 0; 0.01; 0.03; 0.06 были проведены магнитные измерения, которые показали, что намагниченность аддитивна по концентрации никеля в СиО. Также было обнаружено понижение температуры Нееля СиКх№хО при увеличении содержания никеля в СиО. Величина ¿Тц/сЬ. 2-5 К/ат.%, что хорошо совпадает с результатом расчетов (д.Тц/сЬ — -5.5 К/ат.% [10]) при таком замещении

На основании магнитных и рентгеноструктурных измерений можно сказать, что система Си^Ы^О представляет собой антиферромагнитную матрицу СиО, в которой атомы меди статистически замещены никелем, которые могут выступать как дополнительные магнитные центры рассеяния для' носителей сверхпроводящего тока в сети слабых Б-ЬБ связей с барьерами, сформированными из такого материала.

Композитные образцы ВТСП+Си^М/) приготавливались методом быстрого спекания (2 мин. при 910°С и 3 часа при 350°С). Все образцы были с одинаковой объемной концентрацией несверхпроводящего ингредиента, а именно 15 об.%. Си^ТМгА

На рис.6 представлены зависимости р(Т) образцов ВТСП+Си^М^О, нормированные к значению р(93.5К). Абсолютные значения р(93.5К) композитов в пределах точности измерения одинаковые для всех композитных образцов ВТСП+Си^дК^О, т.е. никель не является дополнительным центром рассеяния для обычных носителей тока при их туннелировании через диэлектрическую прослойку. Из рис.6 явно видно, что температура перехода в состояние с нулевым сопротивлением понижается с увеличением содержания никеля в диэлектрической компоненте композита. Поскольку объемное содержание, технология приготовления и удельное сопротивление при температуре начала перехода всех композитных образцов одинаковы, уменьшение температуры при которой Я = 0, можно объяснить только дополнительным магнитным рассеянием носителей сверхтока в диэлектрической прослойке.

Рис. 6. Зависимости р(Т) композитных образцов ВТСП+15об.%Си1.х>НхО

Кроме того; расчет [10] показывает, что электрические свойства системы Си,.,№гО определяются тем, что при указанной выше гибридизации в одноэлек-тронном_ спектре формируются глубокие примесные уровни которые ввиду их большой глубины залегания (~1эВ) не влияют на концентрацию носителей при комнатной температуре и ниже и определяются только собственными дефектами в СиО. Поэтому величина сопротивления при Т>ТС ВТСП, т.е. для обычных носителей в композите ВТСП+Си^Ы^О, не зависит от введения никеля. Также не зависит от содержания № и точка начала перехода Тс, определяемая сверхпроводящим переходом внутри гранул ВТСП, поскольку из-за малого времени отжига композита вероятность диффузии никеля в объем ВТСП зерен крайне мала.

Редуцирование сверхпроводящих свойств композитов ВТСП+Си,.дМ^О при увеличении х коррелирует с уменьшением длины антиферромагнитной корреляции в Си].х№хО, выполняющего роль туннельной прослойки в сети слабых Б-ЬБ связей этих композитов

В шестой главе приведены результаты исследования электросопротивления,

плотности критического тока, вольт-амперных характеристик композитных

(

сверхпроводников ВТСП + магнитный диэлектрик №ТЮ3 и «реперных» композитов ВТСП + М£ТЮ3. Композитные образцы с различным объемным содержанием УзМЬи1/4Ва2Сиз07 и ЫШ03, Уз^Ьи^ВагСизО? и №^ТЮ3 приготовлялись методом быстрого спекания (2 мин. при 910 °С, затем 3 часа при 350 °С). Обозначим образцы как 8+Х(№) и 3+Х(Г^), где X - соответствует объемному содержанию (в

-16%) №ТЮ3 (N1) или М§ТЮз (Мё) соответственно. Рентгеноструктурные измере-'

ния, проведенные на композитах ВТСП+№ТЮ3, ВТСП+М^ТЮ3, показали наличие рефлексов только от структуры 1-2-3 и от ильменита. Зависимость М(Т) образца 8+7.5(№) также подтверждает факт отсутствия химического взаимодействия между У3/4Ьи1/4Ва2Си307 и №ТЮ3, которое приводило бы к возникновению посторонних фаз.

Зависимости р(Т) образцов 8+7.5(М§) и 8+7.5(№), измеренные при различных плотностях транспортного тока в диапазоне температур 4.2 -100К представлены на рис.7. Зависимости р(Т) образцов ВТСП+М§ТЮ3. характеризуются резким уменьшением сопротивления при Т=93.5К, и далее, по мере понижения температуры, следует плавное уменьшение сопротивления до нуля. Следует отметить, что

Рис. 7. Зависимости р(Т) композитов 8+7.5(1\^) и 8+7.5(№)

при увеличении измерительного тока3 зависимость р(То) становится более растянутой по температуре, в связи с чем температура при которой Я = 0 понижается. Такое поведение зависимости р(Т^) композитов ВТСП+М§ТЮ3 может быть объяснено в рамках механизма термоактивационного проскальзывания фазы [2], подобно тому как это было сделано для композитов ВТСП+СиО, см. рис. 1.

Зависимости р(Т) композитов ВТСП+№ТЮ3, полученные при разных значениях транспортного тока (рис.76) также характеризуются резким уменьшением сопротивления при температуре, равной 93.5К, далее следует участок с незначительным изменением р(Т) до температуры Тт«77К, ниже которой сопротивление начинает резко спадать. Также важно отметить, что в интервале Тс -ьТт зависимость р(Т) не зависит от плотности измерительного тока.

Вид температурных зависимостей критического тока 1С(Т) образца S+7.5(Mg) качественно совпадает с видом 1С(Т) образцов ВТСП+СиО, см. рис.2.

На рис.8 представлена зависимость 1с(Т) композита 8+7.5(М1)гна которой при ~22К наблюдается излом, который воспроизводился неоднократно на образцах

разных серий, специально приготовленных для выяснения достоверности этого факта. Этот излом на 1С(Т) коррелирует с температурой Нееля антиферромагнетика №ТЮз, которая была определена из магнитных измерений.

Результаты, приведенные на рис.7б, удивительно похожи на зависимости р(Т), полученные на монокристаллах в работах [11,12]. Измерение сопротивления вдоль с оси монокристаллов УВа2Си307 [11] и В!2Вг2СаСи208 [12], помещенных в сильное-магнитное поле величиной до 18 Тл компланарно а-Ь плоскости кристалла, показало уширение ре-зистивного перехода, и появление на кривых р(Т) двух участков - один сразу ниже Тс, где р не зависит от и другой, ниже некоторой точки Тт, на котором р является функцией от тока. Авторы работ [11,12] считают, что точка Тт есть температура плавления решетки абрикосовских вихрей. Достаточно очевидно, что в такой геометрии (Н || а, Ь) магнитное поле проникает в несверхпроводящие слои в большей степени, чем в сверхпроводящие, порождая абрикосовские вихри. При пропускании тока вдоль с оси носители туннелируют из сверхпроводящих слоев через несверхпроводящие, где спины носителей взаимодействуют зеемановским образом с внешним полем. Кроме этого, абрикосовские вихри приходят в движение и при температурах выше температуры плавления решетки абрикосовских вихрей они движутся без пиннинга, что приводит к специфическому виду температурной зависимости магнитосопротивления.

0.6 0.5 0.4

10 20

30 т. к

Рис.8 Зависимость 1С(Т) образца 8+7.5об.% N¡7103

Композиты ВТСП+ЫНЮз можно рассматривать как макроскопический аналог рассмотренного выше эксперимента. Действительно, имеет место туннелиро-вание носителей между сверхпроводящими гранулами через парамагнетик, где спины носителей взаимодействуют обменным образом (приближенный аналог зеемановского взаимодействия) с магнитными моментами никеля. Парамагнитный NiTi03 индуцирует некоторое эффективное магнитное поле, проникающее внутрь сверхпроводящих гранул на глубину X (-1000 А). Это поле приводит к образованию абрикосовских вихрей в приповерхностном с ЖП03 слое ВТСП. При температурах выше Тт сопротивление образца не зависит от величины транспортного тока, как и в случае [11,12]. Ниже этой температуры вихри пин-нингуются и ВАХ уже зависит от плотности транспортного тока.

В композите S+7.5I(Ni) наблюдалось необычное поведение зависимости Jc(T), а именно появление излома на Jc(T) при температуре Нееля диэлектрической компоненты композита. Такое поведение качественно объясняется изменением антиферромагнитной корреляционной длины 4af в точке Нееля NiTi03 (22К). При этой температуре £др резко уменьшается, поэтому ниже Т№ вследствие уменьшения NiTi03, появляется дополнительный механизм редуцирования сверхпроводящих свойств (в частности, Jc), связанный со взаимодействием куперовских пар с магнитными моментами.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы работы:

1. Синтезированы и экспериментально исследованы транспортные свойства композитов ВТСП + оксид меди с различным объемным содержанием СиО, моделирующих сеть слабых S-I-S (S - сверхпроводник, I — диэлектрик) связей. Получено хорошее согласие экспериментальных температурных зависимостей электросопротивления, измеренных как в пределе экстремально малого, так и при произвольных значениях измерительного тока с расчетными по теории термоак-тивационного проскальзывания фазы (TAPS) в джозефсоновских S-I-S структурах [2]. В рамках TAPS [2] численно рассчитаны температурные зависимости критического тока по различным критериям его определения. Хотя полного согласия расчета с экспериментом и не достигнуто, знак кривизны этих зависимостей согласуется с экспериментальным.

Таким образом, показано, что учет TAPS в слабых связях джозефсоновского типа на основе ВТСП крайне важен.

2. Синтезированы композиты ВТСП + полупроводник из ВТСП и Cu^Li/) (х=0.003 -s- 0.06), моделирующие сеть слабых S-Sm-S связей (Sm - полупроводник). Проведено изучение транспортных свойств как полупроводниковых компонентов композитов Cui JLirO, так и композитов с их использованием.

Обнаружена трансформация ВАХ композитов ВТСП + Cui.xLirO от квазитуннельной к квазиметаллической при увеличении содержания лития в полупроводниковой компоненте композитов.

Обнаружено, что у композитов ВТСП + полупроводник с наибольшей концентрацией носителей в Sm - прослойке в области низких температур на температурной зависимости критического тока наблюдается смена знака кривизны, которая уменьшается по мере увеличения эффективной толщины Sm прослойки. Такое поведение качественно объясняется в рамках теории [8], рассматривающей андреевское отражение носителей в полупроводниковой прослойке джозсфсопоиского S-Sm-S перехода.

Зависимости jc(5K) от эффективной толщины полупроводниковой прослойки и от сопротивления RN (рис.4) следуют универсальной зависимости для джозеф-соновских слабых связей. Поскольку данная зависимость справедлива для любого типа слабой связи, композитные образцы можно рассматривать как одиночные джозефсоновские переходы с некоей эффективной протяженностью.

3. Синтезированы композиты BTCn+Cu^Ni^O (х=0 -н 0.06), моделирующие сеть слабых S-I-S связей с парамагнитными примесями (никель) в диэлектрической прослойке композитов. Экспериментально обнаружено редуцирование сверхпроводящих свойств композитов по мере увеличения содержания никеля в диэлектрической прослойке композитов. В то время как выше температуры перехода в сверхпроводящее состояние, парамагнитный никель не влияет на электросопротивление композитов. Такое поведение объясняется особенностями электронной структуры СиО и ее изменениями при замещении меди на никель в рамках модели сильных электронных корреляций.

-204. Синтезированы композиты ВТСП + парамагнитный диэлектрик NiTi03 и BTCn+MgTi03. На температурных зависимостях р(Т) композитов ВТСП+№ТЮ3 обнаружен излом при температуре Тт> равной температуре плавления решетки абрикосовских вихрей. В температурном интервале Тт<Т<Тс сопротивление не зависит от плотности измерительного тока, ниже Tm R(T) является функцией транспортного тока. Такое поведение можно объяснить с точки зрения магнитного взаимодёйствия спинов носителей при их туннелировании с магнитными моментами никеля. Зависимости р(Т) "реперных" образцов BTdl+MgTi03 качественно и количественно описывается в рамках модели TAPS [2] для S-I-S перехода с потенциальным барьером переменной протяженности. На температурной зависимости Jc(T) композита BTCII+NiTi03 при температуре, совпадающей с температурой Нееля NiTi03 наблюдается излом, который может быть связан с резким увеличением длины антиферромагнитных корреляций при TN. Основные результаты диссертации опубликованы в работах: 1. Pctrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К.A, Khrustalev В.Р., Aleksandrov K.S. Thermally activated phase slippage in composites HTSC + CuO // Physica C.- 1997.-Vol. 282-287.-P. 2453-2454.

• 2. Петров М.И., Бадаев Д.А., Шайхутдинов K.A., Хрусталев Б.П. Влияние тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП+СиО // ФТТ. -1997. -Т.39(вып.11). - С. 1956-1957.

3. Петров М.И., Бадаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Александров К.С. Влияние транспортного тока и тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП + СиО//ФТТ.-1999,-Т41(вып.6).-С. 969-974.

4. Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К. A., Aleksandrov K.S. The effect of transport current on the resistive properties of composites HTSC + CuO // Book of Abstracts of MSU-HTSC-V.- Moscow, March 24-29.- 1998,- P. S-36.

5. Петров М.И., Бадаев Д.А., Шайхутдинов K.A., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Критический ток в композитах ВТСП + полупроводник с различной концентрацией носителей // ДАН.- 1996.- Т. 346(вып.5).- С.616-618.

6. Петров М.И., Бадаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Транспортные свойства композитов ВТСП + полупроводник с различной концентрацией носителей // ФТТ,- 1997.- Т. 39(вып.5).- С. 829-834.

-211. Petrov МЛ., Balaev D.A., Shaihutdinov К. A., Khrustalev B.P., Aleksandrov K.S. Transport properties of composites High Temperature Superconductor + semiconductor with different carrier concentration. //PhysicaC.- 1997.- Vol. 282-287,- P. 2449-2450.

8. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов K.A., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Транспортные свойства композитов ВТСП+ полупроводник с различной концентрацией носителей. -Препринт №765-Ф ИФ им. Л.В. Киренско-го СО РАН,- 1996,- 22с.

9. Petrov M.I., Balaev D.A., Ospishchev S.V., Shaihutdinov K.A., Khrustalev B.P., Aleksandrov K.S. Critical currents in bulk Уз/цЬи^ВагСизОу+ВаРЬОз composites // Phys. Lett. A- 1997,- Vol.237. P. 85-89.

10. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов K.A.,. Овчинников С.Г. Влияние магнитных центров рассеяния в диэлектрической компоненте композита BTCn+Cu,.xNixO на его резистивные свойства // ФТТ.- 1998,- Т. 40(вып.8).- С. 1599-1603.

11. Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К.A., Ovchinnikov S.G. The effect of magnetic scattering centers incorporated in insulator component of composites HTSC + Cu,.xNixO on the resistive properties // Book of Abstracts of MSU-HTSC-V, Moscow, Russia, March, 1998,- P. S-34.

Цитированная литература

1. Blonder G.E., Tinkham M., Klapwijk T.M.K. Transition from metallic to tunneling regimes in superconducting microconstrictions: excess current, charge imbalance and supercurrent conversion // Phys. Rev. В.- 1982,- Vol. 25(N7). - P.4515-4532.

2. Ambegaokar V., Halperin Voltage due to thermal noise in the d.c. Josephson effect // Phys. Rev. Lett.- 1969.- Vol. 22.- P. 1364-1366.

3. .Ambegaokar V., Baratoff A. Tunneling between superconductors // Phys. Rev. Lett.-1963 .-Vol. 10(11).-P. 486-489, Vol. 11(2).-P.104.

4. Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона. - М.: Мир.-1984,- 639 с.

5. Furusaki A., Tsukada М. Current carrying states in Josephson junctions // Phys. Rev. B. - 1991,- Vol. 43(N13).- P. 10164-10169.

6. Гижевский Б. А., Самохвалов А. А., Чеботарев H.M., Наумов C.B. Электросопротивление и термо -ЭДС СиО // СФХТ. - 1991. -Т.4(вып.4).- С.827-830.

7. Yang B.X., Tranquada J.M., Shirane G. Neutron scattering studies of the magnetic

щ

structure of cupric oxide // Phys. Rev. В.- 1988,- Vol.38(Nl).- P.174-178.

8. Schüssler U., Kümmel R. Andreev scattering, Josephson currents, and coupling energy in clean superconductor-semiconductor- superconductor junctions //Phys. Rev. B.-1993.- Vol. 47(N5).- P. 2754-2759.

9. Zilber R., Bertaut E.F., Burlet P. Etude de l'ordre dans les solutions (CuO)x(NiO)bx // Solid State Commun.-1970.- Vol. 8(N12).- P. 935-941.

10. Овчинников С.Г. Изменение магнитных и сверхпроводящих свойств слоистых купратов при замещении меди на цинк и никель // ФТТ.- 1995.- Т. 37(вып.12).- С. 3645-3654.

11. Charalambous М., Chaussy J., Lejay P. Evidence from resistivity measurements along the с axis for a transition within the vortex state for W/ab in single-crystal YBa2Cu307 // Phys. Rev. В.- 1992.- Vol. 45(N9).- P 5091-5094.

12. Fuhrer M.S., Inö К., Oka К., Nishihara Y., Zettl A. Josephson vortex lattice melting in Bi2Sr2CaCu208 // Physica C.- 1997.- Vol. 282-287,- P. 2041-2042.

Недопсапо к исчага 21.01.2000. Зли. J$>.& ульи. 1.2. Тжгаж )i) жй;

(>!'псчататп ,?í? ротнпргпгте ИФ СО РА "Л, 6600?.в, Кросяодрск, Aicr«J,ci^ojx»>K;K.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I.

ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СЛАБЫХ СВЯЗЕЙ С ТУННЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

ОБЗОР).

1.1. Теоретические работы по исследованию транспортных свойств слабых связей.

1.2. Экспериментальное исследование транспортных свойств джозефсоновских переходов.

1.3. Постановка задачи.

ГЛАВА П.

МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВТСП.

2.1. Введение.

2.2. Измерения электросопротивления, критического тока и вольт - амперных характеристик

В АХ) образцов при различных температурах.

2.3. Измерения магнитных свойств образцов.

ГЛАВА Ш.

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ И ТРАНСПОРТНОГО ТОКА НА РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ВТСП + CUO.

3.1.введени е.

3.2. Протекание транспортного тока (перколяция) в композитах ВТСП+СиО с длительным временем отжига.

3.3. Приготовление композитных образцов методом быстрого спекания.

3.4. Влияние тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП +СиО в пределе малого транспортного тока.

3.5. Случай конечного транспортного тока.

3.6. Температурные зависимости критического тока композитов ВТСП+СиО.

3.7. Выводы.

ГЛАВА IV.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ ВТСП + ОКСИД МЕДИ, ЛЕГИРОВАННЫЙ ЛИТИЕМ.

4.1. Введение.

4.2. Приготовление и физические свойства полупроводниковых компонентов композита CubxLixO х = 0.003-¿0.06).

4.3. Приготовление, фазовый состав и критические температуры композитов

ВТСП + полупроводник.

4.4. Вольт - амперные характеристики композитов.

4.5. Температурные зависимости электросопротивления композитов ВТСП+Си,.хЫхО.

4.6. Температурные зависимости критического тока композитов.

4.7. Выводы.

ГЛАВА V.

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ РАССЕЯНИЯ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОМПОНЕНТЕ КОМПОЗИТА BTCn+CUi xNIxO НА ЕГО НА РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА.

5.1. Введение.

5.2.Синтез и физические свойства Cui.xNixO.

5.3. Транспортные свойства композитов BTCn+CUbXNixO.

5.4. Обсуждение результатов.

5.4. Выводы.

ГЛАВА VI.

АНОМАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ВТСП + NITI03.

6.1. Введение.

6.2. Приготовление композитов ВТСП+МоТЮз, ВТСП+№ТЮ3.

6.3. Результаты исследования физических свойств N1T1O3 и транспортных свойств композитов ВТСП+№ТЮ3 и ВТСП+МоТЮз.

Актуальность работы. Транспортные свойства джозефсоновских структур на основе как низкотемпературных (НТСП), так и высокотемпературных (ВТСП) сверхпроводников изучаются достаточно широко, поскольку физические явления, обуславливающие спаривание носителей, раскрываются в полной мере именно в таких структурах. Кроме того, джозефсоновские структуры нашли практическое применение в прецизионных измерительных приборах, имеющих рекордные показатели по чувствительности. Идеальным объектом для изучения эффекта Джозефсона в структурах на основе ВТСП являются одиночные туннельные переходы, но из-за ограничений, накладываемых малой длиной когерентности ВТСП (что требует малых геометрических размеров слабой связи, ~ 10-20 А) и из-за его сильной химической активности, изготовление таких переходов представляет собой сложную технологическую задачу.

Технологически более простым способом изучения эффекта Джозефсона является исследование транспортных характеристик сети слабых связей джозефсоновского типа, которая реализуется в двухфазных композитах из ВТСП и материала, не обладающего сверхпроводящими свойствами. При синтезе таких композитных образцов необходимо учитывать следующие факторы. Во-первых, ингредиенты будущего композита не должны обладать сильным химическим взаимодействием, во-вторых, полученные образцы должны быть механически прочными. Таким образом, время синтеза таких композитов должно быть минимально (синтез методом быстрого спекания). Конечно, свойства сети слабых связей будут каким-то образом отличаться от свойств одиночных джозефсоновских переходов из-за разброса их геометрических параметров, но основные транспортные характеристики (температурные зависимости критического тока и электросопротивления, вольт-амперные характеристики (ВАХ)) такой сети будут отражать особенности одиночных переходов. Следует отметить, что из-за случайности геометрических параметров и взаимной ориентации таких переходов в композитах, изучение высокочастотных явлений, характеризующих именно эффект Джозефсона, в них затруднено, поэтому данная работа посвящена 5 исследованию транспортных свойств двухфазных композитных ВТСП.

В таких материалах появляется возможность целенаправленно изучить особенности протекания сверхпроводящего тока по слабым связям различного характера, сравнить полученные результаты с существующими в литературе теориями, что может пролить свет на их применимость к ВТСП, что в настоящее время является важной научной задачей. Актуальность вызвана также исследованием новых композитных материалов на основе ВТСП в материаловедческом плане, т.к. получение атомарно резких границ является до сих пор актуальной задачей.

Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств поликристаллических ВТСП с искусственно созданными границами туннельной и квазитуннельной проводимости. Согласно с этим были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Экспериментально исследовать транспортные свойства композитов из ВТСП состава УзмЬишВагСизСЬ и оксида меди, моделирующих многосвязную сеть слабых связей туннельного типа. Проанализировать полученные результаты в рамках теории термоактивационного проскальзывания фазы (Thermally Activated Phase Slippage - TAPS) в джозефсоновских туннельных структурах.

2. Исследовать транспортные свойства композитов из ВТСП (Уз/ДлимВагСизСЬ) и полупроводника Си^Дл^О с различной концентрацией носителей. Проанализировать экспериментально полученные результаты в рамках существующих теорий для джозефсоновских структур квазитуннельной проводимости.

3. Исследовать влияние парамагнитных центров рассеяния (никель), внедренных в диэлектрическую компоненту (оксид меди) композита ВТСП (УзмЬищВагСизС^) + Cui.xNixO на его резистивные свойства. В рамках теории сильных электронных корреляций проанализировать магнитные свойства Cui.xNixO и транспортные свойства композитов с ним.

4. Исследовать транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cu307) + парамагнетик (МТЮз). Проанализировать полученные результаты в сравнении с результатами, полученными на «реперных» 6 композитах (УзмЬи^ВагСизСЬ) + MgTi03. MgTi03 изоструктурен NiTi03 и является немагнитным соединением.

Научная новизна:

1. Впервые измерены температурные зависимости критического тока, а также электросопротивления при произвольных значениях плотности измерительного тока композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cu307)+ диэлектрик (СиО). Впервые анализ полученных результатов проведен в рамках механизма термоактивационного проскальзывания фазы (TAPS) Амбегаокара-Гальперина как для бесконечно малого так и для конечного значения транспортного тока в джозефсоновских S-I-S структурах.

2. Исследованы транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cu307)+ полупроводник (Cui-*L40) с различной концентрацией лития. По мере увеличения концентрации носителей в полупроводниковой компоненте композита впервые наблюдалась трансформация вольт-амперных характеристик от туннельной к квазитуннельной, а на температурной зависимости критического тока в области низких температур обнаружено плато, теоретически предсказанное Шюсслером и Кюммелем.

3. Впервые исследованы транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cu307) + диэлектрик (Cui.xNixO) и обнаружено сильное влияние магнитных центров рассеяния (никель) в диэлектрической компоненте композита на его на резистивные свойства.

4. Впервые исследованы транспортные свойства композитов ВТСП (Y3/4Lui/4Ba2Cu307) + магнитный диэлектрик NiTi03. Обнаружены аномалии на температурной зависимости электросопротивления и критического тока композитов.

Практическая ценность Впервые экспериментально получены данные о транспортных свойствах гетерогенных композитных ВТСП с искусственными границами туннельного и квазитуннельного характера, а также получена важная информация о взаимодействии спинов носителей сверхтока с магнитными центрами рассеяния различной концентрации, внедренных в диэлектрическую компоненту композитов. Показано, что такие композиты моделируют сеть слабых 7 связей джозефсоновского типа. Полученные сведения можно использовать для приготовления композитных ВТСП - материалов с заранее заданными характеристиками.

Структура диссертации

В первой главе (п. 1.1.) проведен обзор экспериментальных работ, в которых исследуются транспортные свойства джозефсоновских структур (одиночных переходов, регулярных структур и статистических сетей слабых связей) как на основе низкотемпературных сверхпроводников, так и на основе ВТСП.

В п. 1.2. проведен краткий обзор и приведены результаты некоторых теоретических работ, посвященных исследованию протекания тока по джозефсоновским структурам.

В конце обзора дана постановка задачи.

Во второй главе описаны экспериментальные методики измерения транспортных характеристик поликристаллических композитных ВТСП при различных температурах, основанные на стандартном 4-х зондовом методе. К ним относятся: плотность критического тока, электросопротивление, вольт-амперные характеристики (ВАХ).

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования транспортных свойств композитов Y3/4Lui/4Ba2Cu307+ CuO. Продемонстрировано хорошее согласие экспериментально полученных температурных зависимостей электросопротивления, измеренных как при исчезающе малых так и при конечных значениях измерительного тока с рассчитанными по теории термоактивационного проскальзывания фазы (TAPS) Амбегаокара - Гальперина. В рамках этой модели численно рассчитаны зависимости JC(T) по различным критериям определения критического тока. Знак кривизны рассчитанной зависимости Jc(T) качественно согласуется с экспериментальным.

В четвертой главе приведены результаты исследования транспортных свойств композитов ВТСП (Уз/ДлхшВагСизОу) + полупроводник (Си^Дл^О) с различной концентрацией носителей. Также в главе IV проведено изучение транспортных свойств полупроводниковых компонентов композитов Cui.*Li*0. Наблюдается трансформация ВАХ композитов от квазитуннельной к ВАХ с непосредственной 8 проводимостью при увеличении концентрации носителей в полупроводнике, а также появление на температурной зависимости критического тока композитов в области низких температур плато. Анализ полученных результатов проведен в рамках теорий, разработанных для джозефсоновских S-Sm-S (Sm-полупроводник) структур.

В пятой главе экспериментально исследовано влияние магнитных центров рассеяния, внедренных в диэлектрическую компоненту композита BTCn+Cui^Ni^O. Экспериментально обнаружено редуцирование сверхпроводящих свойств композитов при увеличении содержания никеля в Cui^Ni^O. Полученные результаты проанализированы в рамках модели сильных электронных корреляций.

В шестой главе приведены результаты исследования электросопротивления, плотности критического тока, вольт-амперных характеристик композитных сверхпроводников ВТСП + магнитный диэлектрик NiTi03 и «реперных» композитов BTCn + MgTi03. Результаты, полученные на композитах ВТСП + №ТЮз объяснены с точки зрения взаимодействия спинов носителей сверхтока с магнитными моментами никеля.

В заключении сформулированы основные выводы данной работы На защиту выносятся:

1. Результаты измерения транспортных характеристик композитов из ВТСП (УзмЬишВагСизСЬ) и оксида меди. Анализ полученных результатов в рамках механизма термоактивационного проскальзывания фазы.

2. Результаты изучения транспортных свойств композитов Уз^ЬишВагСизСЬ + полупроводник Си^ДД/) (jc=0 - 0.06).

3. Результаты исследования транспортных свойств композитов Уз/Дл^мВагСизО? + Cui^NLA

4. Результаты исследования транспортных характеристик композитов Y3/4Lui/4Ba2Cu307 + NiTi03 и Уз/дЬи^ВагСизСЬ + MgTi03

Апробация. Материалы диссертации были представлены на международных конференциях по ВТСП: M2S-HTSC-V (Beijing, China, February, 1997), 5th International Workshop «High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering (MSU-HTSC -V)», Moscow, March 24-29, 1998. 9

Основные результаты, полученные в диссертации в ходе исследования транспортных свойств композитных ВТСП на основе Уз/Дд^мВагСизО? и диэлектрических и полупроводниковых несверхпроводящих ингредиентов, можно сформулировать следующим образом.

1. Синтезированы и экспериментально исследованы транспортные свойства композитов ВТСП + оксид меди с различным объемным содержанием СиО, моделирующих сеть слабых S-I-S (S - сверхпроводник, I - диэлектрик) связей. Получено хорошее согласие экспериментальных температурных зависимостей электросопротивления, измеренных как в пределе экстремально малого, так и при произвольных значениях измерительного тока с расчетными по теории термоактивационного проскальзывания фазы (TAPS) в джозефсоновских S-I-S структурах [43]. В рамках TAPS [43] численно рассчитаны температурные зависимости критического тока по различным критериям его определения. Хотя полного согласия расчета с экспериментом и не достигнуто, знак кривизны этих зависимостей согласуется с экспериментальным.

Таким образом, показано, что учет термоактивационного проскальзывания фазы в слабых связях джозефсоновского типа на основе ВТСП крайне важен.

2. Синтезированы композиты ВТСП + полупроводник из ВТСП и CuiJLi/) (jc=0.003 -г 0.06), моделирующие сеть слабых S-Sm-S связей (Sm - полупроводник). Проведено изучение транспортных свойств как полупроводниковых компонентов композитов Cui.jLijO, так и композитов с их использованием.

Обнаружена трансформация ВАХ композитов ВТСП + Cui.,Li*0 от квазитуннельной к квазиметаллической при увеличении содержания лития в полупроводниковой компоненте композитов.

Обнаружено, что у композитов ВТСП + полупроводник с наибольшей концентрацией носителей в Sm - прослойке в области низких температур на температурной зависимости критического тока наблюдается смена знака кривизны, которая уменьшается по мере увеличения эффективной толщины Sm прослойки. Такое поведение качественно объясняется в рамках теории [32], рассматривающей

106 андреевское отражение носителей в полупроводниковой прослойке джозефсоновского S-Sm-S перехода.

Зависимости jc(5K) от эффективной толщины полупроводниковой прослойки и от сопротивления Rn следуют универсальной зависимости для джозефсоновских слабых связей. Поскольку данная зависимость справедлива для любого типа слабой связи, композитные образцы можно рассматривать как одиночные джозефсоновские переходы с некоей эффективной протяженностью.

3. Синтезированы композиты BTCn+CuiJSii^O (х=0 -ь 0.06), моделирующие сеть слабых S-I-S связей с парамагнитными примесями (никель) в диэлектрической прослойке композитов. Экспериментально обнаружено редуцирование сверхпроводящих свойств композитов по мере увеличения содержания никеля в диэлектрической прослойке композитов. В то время как выше температуры перехода в сверхпроводящее состояние, парамагнитный никель не влияет на электросопротивление композитов. Такое поведение объясняется особенностями электронной структуры СиО и ее изменениями при замещении меди на никель в рамках модели сильных электронных корреляций.

4. Синтезированы композиты ВТСП + парамагнитный диэлектрик NiTi03 и BTCII+MgTi03. На температурных зависимостях р(Т) композитов ВТСП+МТЮз обнаружен излом при температуре Тт, равной температуре плавления решетки абрикосовских вихрей. В температурном интервале Тт<Т<Тс сопротивление не зависит от плотности измерительного тока, ниже Tm R(T) является функцией транспортного тока. Такое поведение можно объяснить с точки зрения магнитного взаимодействия спинов носителей при их туннелировании с магнитными моментами никеля. Зависимости р(Т) "реперных" образцов BTCn+MgTi03 качественно и количественно описывается в рамках модели TAPS [43] для S-I-S перехода с потенциальным барьером переменной протяженности. На температурной зависимости Jc(T) композита ВТСП+№ТЮ3 при температуре, совпадающей с температурой Нееля №ТЮз наблюдается излом, который связан с резким увеличением длины антиферромагнитных корреляций при TN.

В заключение автор выражает огромную благодарность научному руководителю к.ф.-м.н. Петрову М.И. за постоянный интерес к работе. Автор

108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона. - М.: Мир.-1984.- 639 с.

2. Niemeyer J., von Minnigerode G. Effects of nonmagnetic and magnetic impurities in the normal metal layer of SNS Junctions // Z. Physic B.-1979.- Vol. 36.-P. 57-66.

3. Ambegaokar V., Baratoff A. Tunneling between superconductors // Phys. Rev. Lett-1963.-Vol. 10(11).-P. 486-489, Vol. 11(2).-P.104.

4. Mtihlschlegel B. Thermodynamische functionen des supraleiters // Z. Physic.-1959.—Vol.155, P. 313-327.

5. Likharev K.K. Superconducting weak links // Rev. Mod. Phys.- 1979. Vol. 51(N1). -P. 101-159.

6. Furusaki A., Tsukada M. A unified theory of clean Josephson junctions // Physica B.-1990. Vol. 165-166,- P. 967-968.

7. Furusaki A., Tsukada M. Current carrying states in Josephson junctions // Phys. Rev.

8. B. 1991.- Vol. 43(N13).- P. 10164-10169.

9. Deutcher G., Muller K. Origin of superconductive states and extrinsic critical currents in high Tc oxides // Phys. Rev. Lett.- 1987.- Vol.59.- P. 1745-1747.

10. Gross R., Chaudhari P., Dimos D., Gupta A., Koren G. Thermally activated phase slippage in high Tc grain boundary Josephson junctions // Phys. Rev. Lett.- 1990,-Vol. 64(N2).- P. 228-231.

11. Benanacka Stribk V., Chromik S., Adam R., Darula M., Gazi S. Mechanisms of critical current limitation in YBCO thin film structures // ФНТ- 1998,- Т.24(вып.7).1. C. 621-623.

12. Gonelli R.S., Ummarino G.A. Surface order-parameter depression and pair symmetry in high-Tc Josephson junctions // Mod. Phys. Lett.- 1996.- Vol. 10(N16). -P. 753-763.

13. Gonelli R.S., Puttero D., Ummarino G.A. The intrinsic determinants of the critical current in SIS' and SIS high-Tc Josephson junctions // Appl. Phys. Lett.- 1996.- Vol. 68(N17). P. 2433-2435.

14. Молотков C.H. О методе туннельного гамильтониана в теории эффекта Джозефсона // Письма ЖЭТФ 1995.- Т. 61(вып.5). С. 394-398.109

15. Локтев В.М. Механизмы высокотемпературной сверхпроводимости медных оксидов // ФНТ.- 1996.- Т. 22(вып.1).- С.3-45.

16. Van Harlingen D.J. Phase-sensitive test of the symmetry of the pairing state in the high-temperature superconductors evidence for dfj symmetry // Rev. Mod. Phys.-1995.- Vol. 67(N2). - P. 515-535.

17. Tanaka Y. Josephson effect between s wave and dj.y2 wave superconductors // Phys. Rev. Lett.- 1994.- Vol. 72(N24). P. 3871-3874.

18. Xu J.H., Shen J.L., Miller Jr., Ting C.S. Superconducting pairing symmetry and Josephson tunneling // Phys. Rev. Lett.- 1994,- Vol. 73(N18).- P. 2492-2495.

19. Tanaka Y., Kashiwaya S. Theory of Josephson effect in anisotropic superconductors // Phys. Rev. В.- 1997.- Vol. 56. P.892.

20. Булаевский Л.Н., Кузий B.B., Собянин A.A. Сверхпроводящая система со слабой с током в основном состоянии // Письма ЖЭТФ.- 1977.- Т.25(вып.7). -С.314-318.

21. Bulaevskii L.N., Kuzii V.V., Sobyanin A.A. On possibility of the spontaneous magnetic flux in a Josephson junction containing magnetic impurities // Sol. St. Commun.- 1978.- Vol. 25. P. 1053-1057.

22. Будзин А.И., Булаевский Л.Н., Панюков C.B. Осцилляции критического тока в зависимости от обменного поля и толщины ферромагнитного металла (F) в джозефсоновском контакте S-F-S // Письма ЖЭТФ 1982.- Т.35(вып.4).- С. 147148.

23. Bulaevskii L.N., Budzin A.I., Panjukov S.V. The oscillation dependence of the critical current on the exchange field of ferromagnetic metals (F) in Josephson junction S-F-S // Sol. St. Commun.- 1982.- Vol. 44(N4).- P. 539-542.

24. Куплевахский C.B., Фалько И.И. Стационарный эффект Джозефсона в системе с упорядоченными локализованными магнитными примесями на барьере // ФНТ.-1984.- Т. 10(вып.7).- С. 691-698.

25. Куплевахский С.В., Фалько И.И. К теории контактов SFS (сверхпроводник-ферромагнитный металл-сверхпроводник) для температур, близких к критической // ФММ.- 1986.- Т.62(вып.1).- С. 13-20.по

26. Куплевахский С.В., Фалько И.И. Теория сверхпроводящих контактов SFS и SF (F- ферромагнитный металл) для температур, близких к критической // Теор. и мат. физика- 1990.- Т.84(вып. 1).- С. 146-159.

27. Куплевахский С.В., Фалько И.И. Влияние магнитных примесей, локализованных в барьерной области, на нестационарный ток в туннельном сверхпроводящем контакте //Укр. физ. журн.-1990.- Т.35(вып.6).- С. 946-950.

28. Хусаинов М.Г. Косвенный обмен РККИ и магнитные состояния сверхрешеток ферромагнетик-сверхпроводник//ЖЭТФ.- 1996.-Т.109(вып.2).-С. 524-545.

29. Борухович А.С. Особенности квантового туннелирования в мультислоях и гетероструктурах, содержащих ферромагнитные полупроводники // УФН,-1999.-Т.169(вып.7).- С. 737-751.

30. Ларкин А.И., Овчинников Ю.Н. Неоднородные состояния сверхпроводников // ЖЭТФ.- 1964.-Т.47(вып.З).- С. 1136-1146.

31. Fulde P., Ferrell R. Superconductivity in a strong spin-exchange field // Phys. Rev. -1964.-Vol. 135(N3)-P.550-563.

32. Kummel R., Gunsenheimer U., Nikolsky R. Andreev scattering of qasiparticle wave packets and current voltage characteristics of superconducting metallic weak links // Phys. Rev. В.- 1990.- Vol. 42(N7).- P. 3992-4009.

33. Schiissler U., Kummel R. Andreev scattering, Josephson currents, and coupling energy in clean superconductor-semiconductor- superconductor junctions // Phys. Rev. В.- 1993.- Vol. 47(N5).- P. 2754-2759.

34. Gunsenheimer U., Schussler U., Kummel R. Symmetry breaking, off diagonal scattering, and Josephson currents in mesoscopic weak links // Phys. Rev. В.- 1994.-Vol. 49(N9).- P. 2754-2759.

35. Jacobs A., Kummel R, Plehn H. Proximity effect, andreev reflections, and charge transport in mesoscopic superconducting/semiconducting heterostructures // Superlattices and microstructures 1999.- Vol. 25(N5/6).- P. 669-681.

36. Nikolsky R. Andreev reflections and critical currents in high Tc superconductors // Cryogenics.- 1989.- Vol. 29(N3).- P. 388-391.1.l

37. Petrov M.I., Krivomazov S.N., Khrustalev B.P., aleksandrov K.S. A study of the hysteresis property of the current-voltage characteristic in high temperature superconductors // Sol. St. Commun.-1992.- Vol. 82(N6).- P. 453-456.

38. Ицикович И.Ф., Шехтер P.H. Стационарный эффект Джозефсона в контактах сверхпроводник- полупроводник- сверхпроводник // ФНТ.- 1981,- Т.7(вып.7).-С. 863-873.

39. Асламазов Л.Г., Фистуль М.В. Критический ток джозефсоновских контактов с полупроводниковой прослойкой // Письма ЖЭТФ.- 1979,- Т. 30.- С. 233-236.

40. Асламазов Л.Г., Фистуль М.В. Температурная зависимость критического тока контактов сверхпроводник- полупроводник- сверхпроводник // ЖЭТФ.- 1981,Т. 81.-С. 382-390.

41. Kleinsasser A.W. Critical currents of semiconductor coupled Josephson weak links // IEEE Trans. Magn.- 1991.- Vol. 27(N1).- P. 2589-2593.

42. Иванченко Ю.М., Зильберман Л.А. Разрушение тока Джозефсона флуктуациями //ПисьмаЖЭТФ.- 1968.- Т.8(вып.4).- С. 189-192.

43. Ambegaokar V., Halperin Voltage due to thermal noise in the d.c. Josephson effect // Phys. Rev. Lett.- 1969.- Vol. 22,- P. 1364-1366.

44. Skocpol W.G., Beasley M.R., Tinkham. M. Self heating hotspots in superconducting thin-film microbriges // J. Appl. Phys.- 1974.- Vol.45(N9).- P. 4054-4066.

45. Blonder G.E., Tinkham M., Klapwijk T.M.K. Transition from metallic to tunneling regimes in superconducting microconstrictions: excess current, charge imbalance and supercurrent conversion // Phys. Rev. В.- 1982.- Vol. 25(N7). P.4515-4532.

46. Barone A., Cristiano R., Russo M., Di Chiara A., Peluso G. Aspects of the temperature dependence of the maximum supercurrent in vanadium-based Josephson junctions // Physica В.-1981.- Vol. 108.- P.- 989-990.112

47. Wessely В., Herbank F., Voss M., Gross R., Huebener R.P., Schmeisser D., Gopel W. The interfaces of NbN-MgO-NbN tunnel junctions // J. Appl. Phys.- 1992.- Vol. 72(N2).-P. 584-591.

48. Morohashi S., Imamura Т., Hasuo S. Nb Josephson junction with Hf/HfN double overlayer // J. Appl. Phys.- 1992 Vol. 72(N7).- P. 2969-2972.

49. Kim D.H., Gray K.E., Hettinger J.D., Kang J.H., Choi S.S. Resistive measurement of the temperature dependence of the penetration depth of Nb in Nb/A10x/Nb Josephson junction //1. Appl. Phys.- 1994,- Vol.75(N12).- P. 8163-8167.

50. Shaternik V.E., Pauli principle in the single-particle proximity effect between superconductors // Physica C.- 1994.- Vol.235-240.- P. 3297-3298.

51. Monako R., Polcari A., Capogna L. Investigation on the properties and the applications of vertically stacked Josephson tunnel junctions // J. Appl. Phys.- 1995.-Vol. 78(N5).- P. 3278-3286.

52. Wang Z., Kawakami A., Uzawa Y. Epitaxial growth and crystal structures of NbN/AlN/NbN trilayers fabricated at ambient substrate temperature // Physica C.-1997.- Vol. 282-287.- P. 2465-2466.

53. Голубов А.А., Гурвич M.A., Куприянов М.Ю., Полонский C.B. Эффект Джозефсона в туннельных SS'IS'S- структурах // ЖЭТФ.- 1993.- Т.103(вып.5).-С. 1851-1867.

54. Simon W., Liebemann Е.К., Simon М., Butcher Е. Nb-Al-A10x-Al-Nb tunnel junctions using electron beam evaporation // J. Appl. Phys.- 1992.- Vol.72(N9).- P. 4474-4476.

55. Chaudhari P., Manhart J., Dimos D., Tsuei C.C., Chi J., Oprysko M.M., Scheuermann M. Direct measurement of the superconducting properties of single grain boundaries in Y^CusOt-s // Phys. Rev. Lett.- 1988.- Vol. 60(N16).- P. 1653-1656.113

56. Dimos D., Chaudhari P., Manhart J., LeGoues F.K. Orientation dependence of grain boundary critical currents in YBa2Cu307 bicrystals // Phys. Rev. Lett.- 1988,- Vol. 61 (N2).- P. 219-222.

57. Manhart J., Chaudhari P., Dimos D., Tsuei C.C., McGuire T.R. Critical currents in 001. grains and across their tilt boundaries in YiBa2Cu3C>7 films // Phys. Rev. Lett.-1988.- Vol. 61(N21).- P. 2476-2479.

58. Jung J., Isaak I., Mohamed M. A-K. Effect of intergrain junctions and flux pinning on transport critical currents in YBa2Cu307g granular superconductors // Phys. Rev. B.-1993.-Vol. 48(N10).-P. 7226-7236.

59. Jung J., Mohamed M. A-K., Isaak I. Josephson-flux depinning in granular YBa2Cu307 // Phys. Rev. В.- 1994.- Vol. 49(N17).- P. 12188-12199.

60. Митин A.B. Влияние термомагнитной предыстории на транспортные свойства гранулярных сверхпроводников УВа2Си30б+х Н СФХТ.- 1994.- Т.7(вьт.1).- С. 62-75.

61. De Vries J.W.C., Stollman G.M., Gijs M.A.M., Analysis of the critical current density in high-Tc superconducting films // Physica C.- 1989.- Vol. 157.- P. 406-414.

62. Gross. R., Chaudhari P., Kawasaki M., Ketchen M.B., Gupta A. Characteristics of YBa2Cu307-8 grain boundary junction DC-SQUIDs // IEEE Trans. Magn.-1991.- Vol. 27(N2).- P. 2565-2568.

63. Куприянов М.Ю., Лихарев K.K. Эффект Джозефсона в высокотемпературных сверхпроводниках и структурах на их основе // УФН.- 1991.- Т. 160(вып.5).- С. 49-87.

64. Petrov M.I., Balaev D.A., Khrustalev В.Р., Aleksandrov K.S. The effect of heat treatment on the transport properties of the polycrystalline HTSC // Physica C.- 1994.-Vol. 235-240.- P. 3043-3044.

65. Luine J. A., Kresin V.Z. Critical current in high Tc grain boundary junctions // J. Appl. Phys.- 1998.- Vol. 84(N7).- P. 3972-3979.

66. Oagle S.B., Dijkamp D., Venketesan Т., Wu X.D., Inam A. Current transport in high Tc polycrystalline films of YBa2Cu307 // Phys. Rev. В.- 1987,-Vol. 36(N13).- P. 7210-7213.

67. Шабло A.A., Лукашенко A.B., Бондаренко C.H., Батрак А.Г. Квантовая интерференция на постоянном токе в керамике YBa2Cu307.x при 77К // ФНТ,-1988.- Т.14(вып.16).- С. 653-655.

68. Bud'ko S.L., Davis M.F., Wolfe J.C., Chu C.W., Ног P.H. Pressure and temperature dependence of the critical current density in YBa2Cu307 thin films // Phys. Rev. B.-1993.- Vol.47(N5).- P. 2835-2839.

69. Sim A.G., Gajewski D.A., Maple M.B., Dynes R.C. Observation of Josephson pair tunneling between high Tc cuprate (YBa2Cu307) and a conventional superconductor (Pb) // Phys. Rev. Lett.- 1994.- Vol. 72(N14).- P. 2267-2270.

70. Tanaka S., Nakanishi H., Matsuura Т., Higaki K. Epitaxial growth of YBCO/MgO/YBCO structures // IEEE Trans. Magn.- 1991.- Vol. 27(N2).- P. 16071611.

71. Drehman A.J., MacDonald Lt.B.L., Andrews R.J., Tedrow P.M. High Tc S-I-S and S-N-S structures using rf sputtered films // IEEE Trans. Magn.-1991.- Vol. 27(N2).- P. 1646-1647.

72. Tazoh Y., Mukaida M., Miyazawa S. New insulating material for YBa2Cu30x/Insulator/YBa2Cu30x tunnel junction // Physica C.- 1994.- Vol. 235-240,-P. 3343-3344.

73. Kleiner R., Mößle M., Walkenhorst W., Hetchtfischer G., Schlenga K, Müller P. Supercurrents in c-axis Pb/Bi2Sr2CaCu208 tunnel junctions // Physica C.- 1997,- Vol. 282-287.-P. 2435-2436.

74. Jiang Y.S., Cai X.Y., Usami K., Kobayashi Т., Goto T. Fabrication and properties of YBa2Cu307.>/PrGa03/ УВа2Си307., tunnel junctions // Physica С.- 1997.- Vol. 282287.- P. 2463-2464.

75. Saxena A.M., Crow J.E., Strongin M. Coherent properties of a macroscopic weakly linked superconductor// Sol. St. Commun.- 1974.- Vol 14,- P. 799-802.

76. Бильгильдеева Т.Ю., Мастеров В.Ф., Хабаров С.Э., Чурсинов А.Н., Полянская Т.А. Электрофизические свойства ВТСП- композитов YBa2Cu307VZr02 // СФХТ.-1990.- T.3(N9).- С. 2117-2120.

77. Мастеров В.Ф., Федоров А.В., Чурсинов А.Н. Метод определения распределения внутренних джозефсоновских петель по размерам и их стабилизация окисью циркония и металлическим серебром в Y- системе // СФХТ.- 1992.- T.5(N4).- С. 653-659.

78. Berling D., Loegel В., Mehdaoui A., Regnier S., Caranoni С. Investigation of intra-and intergranular coupling of ferroelectric-superconducting composites Pb2ScTaC>6-YBa2Cu307^ //Supercond. Sci. Technol.- 1998.-Vol.11.-P. 1292-1299.

79. Gao J., Boguslavskij Yu.M., Klopman B.B.G., Terpstra D., Wijbrans R. УВа2СизОх/РгВа2СизОхЛГВа2СизОх Josephson ramp junctions // J. Appl. Phys. -1992.- Vol. 72(N2).- P. 575-583.

80. Wright A.C., Zhang K., Erbill A. Dissipation mechanism in high-Tc granular superconductor: applicability of a phase-slip model // Phys. Rev. В.- 1991,- Vol. 44(N2).- P. 863-866.

81. Koshy J., Panlose K.V., Jayaraj M.K., Damodaran A.D. Transport properties of the percolation system YBa2Cu307-8-YBa2Sn05.5 // Phys. Rev. В.- 1993.- Vol. 47(N22).-P. 15304-15307.

82. Thomas J.K., Koshy J., Kurian J., Yadava Y.P., Damodaran A.D. Electrical transport and superconductivity in YBa2Cuз07.8-YBa2HЮ5.5 percolation system // J. Appl. Phys.-1994.- Vol.76(N4).- P. 2376-2379.

83. Abeles В., Sheng Ping, Coutts M.D., Arie Y. Structural and electrical properties of granular metal films // Adv. Phys.-1975.-Vol.24.- P. 407-461.116

84. Weinberger B.R., Lynds L., Potrepka D.M., Snow D.B., Burila S.T., Eaton H.E., Cipolli R. Y-Ba-Cu-O/silver composites // Physica C.- 1989.- Vol. 161.- P. 91-104.

85. Reich S., Veretnik D., Felner I., Yaron U. Magnetic suspension, critical current, and morphology in YBa2Cu307 silver composites // J. Appl. Phys.- 1992 Vol. 72(N10).-P. 4805-4811.

86. Kasai M., Ohno T., Капке Y., Kozono Y., Hanazono M., Sugita Y. Current -voltage characteristics of УВагСизО/ЬаолСао.зМпСУ УВагСизОу trilayered-type junctions // Japanese J. Appl. Phys.- 1990.- Vol. 29(N12).- P. 2219-2222.

87. Kanke Y., Kasai M., Ohno T., Kozono Y. Fabrication of YBa2Cu30>,-Lao.7Cao.3MnOz- УВа2Си30у coplanar junctions and their anisotropic current-voltage characteristics // J. Appl. Phys.- 1993.- Vol. 74(N4).- P. 2681-2685.

88. Kasai M., Satoh T., Kanke-Itoh Y., Kozono Y. Anomaly in normal resistance of YBCO/ Lai.xCaxMnOz/YBCO high-Tc junctions // Physica C.- 1994.- Vol. 235-240,-P. 3299-3300.

89. Koorevaar P., Suzuki Y., Coehoorn R., Aarts J. Decoupling of superconducting V by ultrathin Fe layers in V/Fe multilayers // Phys. Rev. В.- 1994,- Vol. 49(N1).- P. 441449.

90. Radovic Z., Ledvij M., Dobrosavljevic-Grujic L., Budzin A.I., Clem J.R. Transition temperatures of superconductor- ferromagnet superlattices // Phys. Rev. В.- 1991.-Vol. 44(N2).- P. 759-764.

91. Strunk C., Stirgers C., Pachen U., Lôhneysen H.V. Superconductivity in layered Nb/Gd films // Phys. Rev. В.-1994.- Vol. 49(N6).- P.- 4053-4063.

92. Harris E.A., Bishop J.E.L., Havill R.L., Ward P.J. Critical and supercritical current measurements by a magnetic induction method // Cryogenics.- 1988.- Vol. 28.- P. 685-687.

93. Petrov M.I., Balaev D.A., Ospishchev S.V., Shaihutdinov K.A., Khrustalev B.P., Aleksandrov K.S. Critical currents in bulk Уз/41л11/4Ва2Сиз07+ВаРЬ0з composites // Phys. Lett. A- 1997.- Vol.237. P. 85-89.

94. Новицкий JT.A., Кожевников И.Г. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. Справочник. М.: Машиностроение. - 1975.- 216с.

95. Балаев А. Д., Бояршинов Ю.В., Карпенко М.М., Хрусталев Б.П. Автоматизированный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом // ПТЭ.-1985.- Т.З.- С. 167-168 (полный текст: ВИНИТИ, N69-85, деп., 32с).

96. Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К.А., Khrustalev B.P., Aleksandrov K.S. Thermally activated phase slippage in composites HTSC + CuO // Physica C- 1997,-Vol. 282-287.-P. 2453-2454.

97. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П. Влияние тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП+СиО // ФТТ. -1997. Т.39(вып. 11). - С. 1956-1957.

98. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Александров К.С. Влияние транспортного тока и тепловых флуктуаций на резистивные свойства композитов ВТСП + CuO // ФТТ.-1999.- Т41(вып.6).-С. 969-974.

99. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А. Разрушение транспортным током слабых связей в композитах ВТСП + CuO.- Препринт №787-Ф ИФ им. Л.В. Киренского СО РАН.-1998. -23 с.

100. Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К.А., Aleksandrov K.S. The effect of transport current on the resistive properties of composites HTSC + CuO // Book of Abstracts of MSU-HTSC-V.- Moscow, March 24-29.- 1998.- P. S-36.

101. Xiao Gang, Streitz F.H., Cieplak M.Z., Bakhshai A., Gavrin A., Chein C.L. Electrical transport and superconductivity in Au- YBa2Cu307 percolation system // Phys. Rev. B.-1988.- Vol.38(Nl).-P. 776-779.

102. Kim Chan-Joong, Kim Ki-Baik, Kuk Il-Hyun, Hong Gue-Won. Microstructure of the domain boundary and the effect of excess CuO in the melt-textured Y-Ba-Cu-0 oxides // Physica C.-1995.-Vol.255.- P. 95-104.

103. Гижевский Б.А., Самохвалов A.A., Чеботарев H.M., Наумов С.В. Электросопротивление и термо-ЭДС CuO // СФХТ. 1991. - Т.4(вып.4).-С. 827-830.

104. Yin D., Chen J, Wang S.G., Dai Y.D., Wang S.Z., Xiong G.C., Chen K.X, Luo S., He Y.S. Nonlinear voltage response due to thermal noise of Josephson junction // Physica C.- 1997.- Vol. 282-287.- P. 2407-2408.118

105. Koffyberg F.P., Benko F.A. A photoelectrochemical determination of the position of the conduction and valence band edges of /»-type CuO // J. Appl. Phys. 1982. -Vol. 53(N2).- P. 1173-1177.

106. Feduzi R., Lanza F., Dallacasa V. Transport properties of Li^Cu^O // Modern Phys. Lett. B. 1993.- Vol. 7(N3).- P. 163-169.

107. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Критический ток в композитах ВТСП + полупроводник с различной концентрацией носителей // ДАН.- 1996.- Т. 346(вып.5).- С.616-618.

108. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Транспортные свойства композитов ВТСП + полупроводник с различной концентрацией носителей//ФТТ.- 1997.- Т. 39(вып.5).- С. 829-834.

109. Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov К. A., Khrustalev В.Р., Aleksandrov K.S. Transport properties of composites High Temperature Superconductor + semiconductor with different carrier concentration. // Physica C.- 1997.- Vol. 282-287.-P. 2449-2450.

110. Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Транспортные свойства композитов ВТСП+ полупроводник с различной концентрацией носителей. -Препринт №765-Ф ИФ им. Л.В. Киренского СО РАН.- 1996.- 22с.

111. Carreta P., Corti М., Rigamonti A., Parmigiani F. Effects of charge defects on the Cu2+ spin dynamics in Li+- doped CuO from nuclear relaxation // J. Phys.: Condens. Matter.- 1993.- Vol.5.- P.83-89.

112. Yang B.X., Tranquada J.M., Shirane G. Neutron scattering studies of the magnetic structure of cupric oxide //Phys. Rev. В.- 1988.- Vol.38(Nl).- P.174-178.

113. Ефимов А.И., Белорукова Л.П., Василькова И.В., Чечев В.П. Свойства неорганических соединений. Справочник.- Л.: Химия.- 1983.- 392с.

114. Efros A.L., Shklovskii B.I. Coulomb gap and low temperature conductivity of disordered systems // J. Phys. C: Solid State Phys. 1975.- Vol. 8.- P.49-51.

115. Ausloos M., Laurent Ch., Vanderschueren H.W., Rulmont A., Tarte P. Effects of alcali cation (Li, Na, K, Cs) substitution on the magneto-electrical properties of119

116. YBa2Cu307 granular superconductors // Sol. St. Commun.- 1988.- Vol.68(N6).-P.539-545.

117. Петров М.И., Бадаев Д.А., Оспищев C.B., Шайхутдинов К.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Особенности протекания тока в композитах из ВТСП и низкотемпературного сверхпроводящего металлооксида Ва(РЬ,В1)Оз Н ФТТ.-1997.- Т.39(вып.3).- С. 418-424.

118. Kawakami Т., Takayangi Н. Single-crystal w-InAs coupled Josephson junction I I Appl. Phys. Lett.- 1985.- Vol. 46(N1).- P. 92-94.

119. Takayanagi H., Kawakami T. Superconducting proximity effect in the native inversion layer on InAs // Phys. Rev. Lett.- 1985.- Vol. 54(N22).- P. 2449-2452.

120. Петров М.И., Бадаев Д.А., Шайхутдинов К.А.,. Овчинников С.Г. Влияние магнитных центров рассеяния в диэлектрической компоненте композита ВТСП+СикЖО на его резистивные свойства // ФТТ.- 1998.- Т. 40(вып.8).- С. 1599-1603.

121. Zilber R., Bertaut E.F., Burlet P. Etude de l'ordre dans les solutions (CuO)*(NiO)i.v // Solid State Commun.-1970.- Vol. 8(N12).- P. 935-941.

122. Д27. Овчинников С.Г. Изменение магнитных и сверхпроводящих свойств слоистых купратов при замещении меди на цинк и никель // ФТТ.- 1995.- Т. 37(вып.12).- С. 3645-3654.

123. Ting S.T., Pernambuco-Wise P., Crow J.E., Manousakis Ё. Magnetic properties of La2Cu1.xMx04 with M= Zn and Ni // Phys. Rev. В.-1992,- Vol. 46(N18).- P. 1177211778.120

124. Овчинников С. Г. Изменение плотности состояний при дырочном допировании слоев Си02 // ЖЭТФ.-1993.-Т. 103(вып.4).- С. 1404-1410.

125. Xiao G., Chien M.Z., Xiao J.Q., Chien. C.L. Magnetic pair-breaking effects: moment formation and critical doping level in superconducting Lai.85Sro.i5Cui.xAx04 systems (A= Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Al) // Phys. Rev. B. 1990.- Vol. 42(N13).- P 8752, 8755.

126. H. Alloul, A. Mahajan, P. Mendels, T. Riseman, Y. Yoshinari, G.Collin, J.F. Marucco. Nuclear magnetic resonance in YBa2(Cui .Zn^O? // Workshop on High-Temperature Superconductivity. Miami. (1995). P. 7.

127. Shirane G., Birgeneau R.J., Endoh Y., Kastner M.A. Spin fluctuations in insulating, weakly metallic and superconducting La2-xSrxCu04 // Physica В.-1994,-Vol. 197.- P. 158-174.

128. Xiong G.C., Lian G.J., Kang J.F., Hu Y.F., Zhang Y., Gan Z.Z. Properties of multilayer samples with interface of superconducting YBa2Cu307 and ferromagnetic Pro.7SrojMn03 // Physica C.- 1997.- Vol. 282-287.- P. 693-694.

129. Нагаев Э.Л. Разделение фаз в высокотемпературных сверхпроводниках и родственных им магнитных материалах // УФН.- 1995 Т.165(вып.5).- С. 529554.

130. О.Н. Бахарев, М.В. Еремин, М.А. Теплов. Письма в ЖЭТФ 61, 5-6, 499 (1995).

131. Heller G.S., Stickler J.J., Kern S., Wold A. Antifferomagnetism in NiTi03 // J. Appl. Phys. 1963.- Vol. 34(N4).- P. 1033-1034.

132. Charalambous M., Chaussy J., Lejay P. Evidence from resistivity measurements along the с axis for a transition within the vortex state for U//ab in single-crystal YBa2Cu307 // Phys. Rev. В.- 1992,- Vol. 45(N9).- P 5091-5094.

133. Fuhrer M.S., Ino K., Oka K., Nishihara Y., Zettl A. Josephson vortex lattice melting in Bi2Sr2CaCu20g // Physica C.- 1997.- Vol. 282-287.- P. 2041-2042.

134. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников: Пер. с англ./ Под ред. Гинзберга Д.М.- М.: Мир. 1990.- 545с.