Фазовые превращения под давлением до 70 ГПа в халькогенидах олова, германия и свинца тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина Российской Академии Наук

На цравах рукописи

Бегоулев Вячеслав Борисович

Фазовые превращения под давлением до 70 ГПз в халькогенидах олова, германия и свинца

01. 04. 07 - физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Троицк, 1996 г.

Работа выполнена в Институте Физике еысоких давлений им. Л.Ф.Верещагина Российской Академии наук.

Научный руководитель: кандидат физико - математических наук

Ю. а". Тимофеев.

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук

В.А.Зентцель,

доктор физико - математических наук В.А.Алексеев.

Ведущая организация: Институт кристаллографии им. А.В.ШубникоЕа

Российской Академии наук.

Защита состоится " 9 * декабря 1996 г. в II00 час. на заседании специализированного Совета К 003.82.01 Института физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН го адресу: 142092, г.Троицк, Московской области, ИФВД РАН.

С .диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗД РАН.

Автореферат разослан ноября 1996 г.

Ученый секректарь

Специализированного совета __

канд.физ.-мат.наук ^¿С^ь^ М.В.Магницкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Давление является важным физическим параметром, оказывающим существенное влияние на состояние вещества. Воздействие высокого давления сопровождается изменением механических, электрических, тепловых, оптических, магнитных свойств и, во многих случаях, приводит к переходу вещества в другую модификацию. Это связано с тем, что когда объем твердого тела уменьшается при сжатии, его атомная или электронная структура может претерпеть скачкообразное изменение до достижения энергетического равновесия в новых условиях. Эти явления и оказываются ответственными за изменение физических свойств твердого тела при переходе в другую фазу. Таким образом, расширяя диапазон достижимых давлений, мы получаем новые возможности целенаправленного изменения физических свойств объектов, а также создания новых модификаций с уникальными свойствами.

Одним из наиболее интересных примеров такого рода служит переход ряда веществ, являющихся в обычных условиях диэлектриками и полупроводниками, в металлическое состояние.

Исследования переходов диэлектрик - металл безусловно были стимулированы постановкой проблемы металлического водорода. По теоретическим оценкам предполагалось, что водород должен перейти в металлическое состояние при давлении 1-3 Мбар. Кроме того ожидалось, что металлическая модификация водорода должна обладать сверхпроводящими свойствами. Столь высокое значение давления перехода связано с большой шириной запрещенной зоны водорода.

Вещества с меньшей шириной запрещенной зоны должны переходить в металлическое состояние при более низких давлениях и

поэтому могут служить удобными объектами для изучения закономерностей переходов диэлектрик - металл, а также свойств образовавшихся под давлением металлических модификаций.

К таким объектам можно отнести узкозонные полупроводники группы IV - VI — халькогениды олова, германия и свинца. Бод воздействием давления указанные соединения испытывают фазовые превращения в металлическое состояние, обладающее сверхпроводящими свойствами. Регистрация сверхпроводимости под давлением позволяет зафиксировать переход вещества в металлическое состояние.

Чтобы получать достоверную информацию о процессах, происходящих под давлением, в первую очередь важно знать величину и характер распределения давления в камере непосредственно в процессе проведения эксперимента. Если учесть, что с ростом предельно достижимых давлений ( I Мбар и более ), полезный рабочий объем камеры высокого давления становится достаточно мал ( 10-12-10~14м3), введение датчиков давления в рабочую зону представляет значительную трудность. Успешное решение проблемы измерения давления и изучения его распределения в камерах мегабарного диапазона обеспечивается применением рубиновых датчиков микронных размеров.

Детальная информация о характере распределения давления в камере непосредственно в условиях фазового превращения позволила развить новый метод регистрации фазовых превращений по возникновению аномалий на эпюре давления, а также дает возможность построения Р - Т диаграмм веществ в низкотемпературной области ( 4.2 К - 300 К ).

В совокупности с электрическими измерениями этот метод дает информацию не только о самом факте фазового превращения, но и

позволяет определить величину давления перехода.

Указанные обстоятельства определяют актуальность данного исследования фазовых превращений халькогенидов олова, германия и свинца в области давлений до 70 ГПа и температур 4.2 К - 300 К.

Целью диссертационной работы является:

1. Создание экспериментального комплекса для исследования в мегабарном диапазоне давлений фазовых превращений диэлектрик

( полупроводник ) - металл и сверхпроводимости образовавшихся модификаций. Комплекс включает в себя :

а) камера высокого давления типа "закругленный индентор -плоскость", одна из наковален которой изготавливается из природного алмаза, а вторая - из синтетического алмаза "карбонадо";

б) устройства для нагружения и фиксации усилия;

в) оптический криостат;

г) прецизионная оптико-механическая система, позволяющая производить измерения распределения давления в камере в широком интервале температур;

д) аппаратура для измерения электросопротивления и температуры образца.

2. Разработка метода регистрации фазовых превращений и построения Р - Т диаграмм веществ по аномалиям распределения давления в образце.

3. Исследование фазовых превращений полупроводник - металл в халькогенидах олова, германия и свинца под давлением до 70 ГПа.

Научная новизна работы заключается в следующем: -создан экспериментальный комплекс для исследования в мегабарном диапазоне давлений фазовых превращений диэлектрик (полупроводник)-металл и сверхпроводимости образовавшихся модификаций;

- разработан метод регистрации под давлением фазовых превращений в образцах малого объема ( 10~12 - Ю-14 м3 ) в низкотемпературной' области ( 4.2 К - 300 К ) по аномалиям распределения давления в исследуемом веществе;

- обнаружен переход теллурида германия в сверхпроводящее состояние под давлением 44 ГПа. Определено давление перехода теллурида олова и сульфида свинца в сверхпроводящее состояние: 22 ГПа и 24 ГПа соответственно;

- построены Р - Т диаграммы халькогенидов свинца в низкотемпературной области (4.2 К- 300 К) под давлением до 35 ГПа.

Практическая ценность работы. Расширен диапазон давлений ( до 90 ГПа ) при исследовании сверхпроводимости металлических модификаций, образовавшихся в результате фазового перехода диэлектрик ( полупроводник ) - металл под давлением.

Развит новый метод регистрации фазовых превращений под давлением в образцах малого объема ( Ю-12 - Ю~14 м3 ) по аномалиям распределения давления. Метод дает возможность построения Р - Т диаграмм в низкотемпературной области ( 4.2 К - 300 К ).

Полученные данные о поведении под давлением халькогенидов олова, германия и свинца дополняют набор сведений об этих материалах, применяемых в настоящее время во многих приборах электроники и энергетики.

Основные защищаемые положения:

1. Метод измерения давления в камере при гелиевых температурах по люминесценции рубина.

2. Метод регистрации фазовых превращений в образцах малого

объема ( Ю-12 - Ю-14 м3 ) но аномалиям распределения давления.

3. Метод построения ? - Т диаграмм веществ в низкотемпературной области ( 4.2 К - 300 К ).

4. Обнаружение новой фазы высокого давления теллурида германия.

5. Построение Р -Т диаграмм халькогенидов свинца под давлением до 35 ГПа в области температур 4.2 К - 300 К.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на IX, х, XI Международных конференциях МАРИВД по физике и технике высоких давлений ( Олбани, США, 1983 г.; Амстердам, Голландия, 1985 г.; Киев, СССР, 1987 г. ), на 23 и 24 Всесоюзных совещаниях по физике низких температур ( Таллин, 1984 г.; Тбилиси, 1986 г. ), на VIII, хх, х и хи Научных семинарах "Влияние высоких давлений на вещество" ( Киев, 1983, 1984, 1985 г.г.; Одесса, 1987 г. ), на Всесоюзном совещании "Применение высоких давлений для получения новых материалов и создания интенсивных процессов химических технологий" ( Москва, МГУ, 1986 г. ).

на V Всесоюзной конференции "Получение и обработка материалов высоким давлением" ( Минск, 1987 г. ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных результатов и выводов, списка цитированной литературы. Работа изложена на 121 странице, включая 33 рисунка и список литературы из 102 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, отмечена научная новизна и практическая ценность полученных результатов, изложены защищаемые положения.

В первой главе ( литературный обзор ) рассмотрены основные методы создания статических давлений мегабарного диапазона методом алмазных наковален. Несмотря на все многообразие конструкций, можно выделить 3 основных типа аппаратов высокого давления, использующих алмазные наковальни:

1.Аппараты высокого давления с плоскими наковальнями из природных алмазов;

2.Аппараты высокого давления с плоскими наковальнями из поликристаллических алмазных материалов;

3.Аппараты с наковальнями в виде закругленного индентора и плоскости, изготовленными как из синтетических так и из природных алмазов.

Рассмотрен также метод измерения давления по люминесценции рубина.

Во второй главе описан экспериментальный комплекс для исследований фазовых превращений в мегабарном диапазоне давлений,включающий в себя:

- камеру высокого давления "закругленный конус - плоскость", одна из наковален которой изготавливается из природного алмаза, а вторая - из синтетического поликристаллического алмаза "карбонадо";

- устройства для нзгружения камеры высокого давления и фиксации усилия;

- оптический криостат;

- прецизионную оптико - механическую систему, позволяющую производить измерения распределения давления в камере в широком интервале температур ( 4.2 К - 300 К );

- аппаратуру для измерения электросопротивления и температуры образца.

На рис.1 представлена камера высокого давления "закругленный конус - плоскость", помещенная в автономную силовую ячейку с фиксацией усилия.

Автономная силовая ячейка представляет собой цилиндр ( I ), в котором перемещается поршень ( 5 ). Усилие к подвижному поршню передается через шток гидравлического пресса, силовую пружину (6) и подпятник ( 9 ), после чего фиксируется накидной гайкой ( 7 ). При сбросе нагрузки поршень возвращается в исходное положение возвратной пружиной ( 8 ).

В нижней части поршня расположен электроизолированный держатель с наковальней из карбонадо ( 4 ). Наковальня из природного алмаза ( 3 ) расположена на подпятнике из БрБ - 2, зафиксированном в цилиндре с помощью гайки ( 2 ).

После нагружения гидравлическим прессом и последующей фиксации усилия ячейка помещается в специально созданный оптический криостат, устанавливаемый на прецизионную двухкоординатную оптическую платформу ( рис.2 ).

Объем азотного резервуара криостата 2 литра. Скорость испарения жидкого азота составляет 200 - 250 см3/час. Объем гелиевой ванны около 1000 см , скорость испарения жидкого гелия 90 см3/час. Эти характеристики позволяли проводить непрерывный цикл измерений электросопротивления образца в зависимости от изменения температуры, а также распределения давления в образце при

Рис. I. Автономная силовая ячейка: I - корпус ( цилиндр );

2 - гайка, фиксирующая алмазную наковальню ;

3 - наковальня из природного алмаза; 4 - наковальня из "карбонадо"; 5 - поршень; 6 - силовая пружина; ?- накидная гайка; 8-возвратная пружина;9-подпятник.

Рис.2. Оптический криостат:1~ фланец;2- трубы из нержавеющей стали (Х18Н10Т); 3 - гелиевая ванна; 4- резервуар для жидкого азота;5- перевернутый сосуд Дыоара;6- силовая ячейка;?- медный экран;8- оптические окна;9~ объектив; 10 - оптическая платформа; II - микроскоп.

различных температурах в течение нескольких часов.

Для апробации методики были выбраны кремний и силицид ниобия.

Кремний является хорошо изученным объектом и претерпевает под давлением переход в металлическое состояние , обладащее сверхпроводящими свойствами. Вся совокупность проведенных наш на кремнии измерений дает основание сделать вывод, что предложенная методика позволяет регистрировать наличие сверхпроводящей фазы в образце, находящемся в условиях неоднородного сжатия и указать величину давления, начиная с которого появляется сверхпроводящая фаза высокого давления.

Б экспериментах с силицидом ниобия основной задачей было определить рабочий диапазон давлений, то есть определить максимальную величину давления, при котором используемая методика остается работоспособной. Максимальная величина давления, при котором были получены зависимости электросопротивления образцов силицида ниобия от температуры составляла 93 ГПа.

Таким образом, проведенные исследования показали возможность обнаружения сверхпроводимости веществ, возникающей под давлением, путем измерения зависимостей электросопротивления образцов от температуры в области температур 4.2 К-300 К и давлений до ЮОГПа.

В третьей главе изложены экспериментальные результаты исследований под давлением фазовых превращений в халькогенидах олова, германия и свища. Эти соединения принадлежат к полупроводникам группы IV - VI и под воздействием высокого давления испытывают ряд фазовых превращений, причем некоторые фазы ВЫСОКОГО Давления ( БпТе, РЬТе, РЬБе, рьэ ) являются сверхпроводящими.

Однако, в экспериментах по обнаружению сверхпроводимости в указанных соединениях не было достоверно определено давление, при

котором появляется сверхпроводимость. Кроме того, вполне логично было предположить, что и у других представителей этого ряда с ростом давления могут обнаруживаться сверхпроводящие свойства. Эти соображения и определили выбор в качестве объектов исследования теллуриды олова, германия и свинца, а также селенид свинца и сульфид свинца.

Теллурид олова. При нормальных условиях теллурид олова обладает кристаллической структурой типа Nací ( а = 6.303 Я ) — snте I. При давлении 1.8 ГПа ( Т = 300 К ) теллурид олова переходит в модификацию snTe II с орторомбической структурой типа Ges. Дальнейший рост давления приводит при 20 - 25 ГПа ( Т=300 К ) к фазовому превращению теллурида олова в фазу snTe III со СТРУКТУРОЙ CsCl.

При составах, близких к стехиометрическому, сверхпроводящее состояние в теллуриде олова при атмосферном давлении не наблюдалось. Имеются сообщения о наблюдении сверхпроводимости теллурида олова под давлением, однако измерение давления. в этих экспериментах не проводилось. Эти результаты не позволяли определить, является ли сверхпроводимость свойством фазы snTell или появляется при фазовом переходе теллурида олова в фазу

SnTelII.

В наших экспериментах использовалась камера высокого давления с индентором из "карбонадо" ( r = 0.8 мм ) и плоской наковальней из природного алмаза. Образцы в виде порошка с размером зерна I -5 мкм приготовлялись из кристаллического теллурида олова стехиометрического состава.

После нагружения камеры, охлаждения до гелиевых температур и проведения измерений давления и электросопротивления образца ячейка отогревалась до комнатной температуры, после чего

изменялась нагрузка на наковальни и цикл повторялся.

Анализ зависимостей электросопротивления системы образец -электроввода от температуры r( т ), измеренных цри различных значениях максимального давления в камере Рмакс . показал, что при =22 ГПа происходит переход теллурида олова в состояние,

naKCf

обладающее сверхпроводящими свойствами ( Тс= 5.2 К ). При дальнейшем увеличении давления до 50 ГПа сверхпроводимость сохраняется. Сопоставляя полученные результаты с данными рентгеноструктурных исследований можно предположить, что сверхпроводимость является свойством фазы высокого давления

SnTelII СО СТРУКТУРОЙ "CsCl".

Теллурия германия при нормальных условиях существует в виде

о

орторомбической модификации ct-GeTa { R3m; а = 5.9869 ± 0.0006 А;«=

88°16' ). При температуре Т = 700 К происходит переход в фазу /з -

. о

GeTe СО структурой NaCl ( Fm3m; а = 6.0I2I - 0.0002 А ). ПОД давлением 3.5 ГПа и комнатной температуре также происходит фазовый переход из ромбоэдрической решетки в кубическую типа Nací. Дальнейший рост давления ( при комнатной температуре ) вызывает переход теллурида германия ( Р = 8 ГПа ) в орторомбическую модификацию ?'-GeTe.

В кристаллическом теллуриде германия стехиометрического состава при нормальном давлении сверхпроводимость не обнаружена.

Для экспериментов использовались образцы кристаллического теллурида германия стехиометрического состава в виде порошка с размером зерна 1-2 мкм, который наносился на поверхность плоской наковальни из "карбонадо" путем осаздения из суспензии в этаноле. Индентор был изготовлен из природного алмаза ( радиус закругления R = 0.2 мм ). Толщина слоев образца составляла 15 - 20 мил.

После проведения измерений распределения давления и определения величины Р„,„„ , проводились измерения зависимостей

МаКС.

электросопротивления системы образец - электровводы от температуры и( т ) в интервале от 4.2 К до 10 К.

Во всех случаях , когда Р„от„. было меньше 44 ГПа,

МаКС.

зависимости т ) имели полупроводниковый характер. При Р„а„„ ^

макс.

44 ГПа на зависимостях т ) появляется характерный излом, указывающий, что при 44 ГПа происходит переход теллурида германия в новую модификацию, обладающую сверхпроводящими свойствами. По аналогии с теллуридом олова можно предположить, что образующаяся при 44 ГПа сверхпроводящая фаза теллурида германия обладает

структурой свс1.

Халькогениды свинца. При исследовании халькогенидов свинца, наряду с измерениями зависимостей электросопротивления системы образец - электровводы от температуры, проводились детальные измерения распределения давления в исследуемых образцах. Это позволило развить новый метод регистрации фазовых превращений и построения Р - Т диаграмм в низкотемпературной области ( 4.2 К -

-12 -14

300 К ) в образцах малого объема (10 - 10 м }. Метод основан на явлении возникновения при фазовом превращении аномалий в виде "ступени" на кривой распределения давления. С ростом максимального давления в камере величина давления, при котором наблюдается аномалия, практически не меняется, тогда как пространственное положение аномалии смещается от центра к периферии зоны высокого давления. Прослеживая изменение величины давления , при котором наблюдаются аномалии, с температурой, можно построить Р - Т диаграмму исследуемого вещества.

Теллурид свинца.При нормальных условиях рьте обладает кубической структурой типа Nací ( рьте I ). Под воздействием высокого давления (~6 Ша ) рьте испытывает при Т = 300 К переход в модификацию рьте II со структурой типа Ges. Дальнейший рост давления вызывает переход в модификацию рьте III со структурой csci ( Р =.16 ГПа, Т = 300 К ).

В литературе не имеется данных о сверхпроводимости рьте при атмосферном давлении. Имеется сообщение о возникновении сверхпроводящего состояния в рьте под давлением 17.5 Ша (Тс=8 К).

Наш была предпринята попытка показать, что сверхпроводимость возникает при переходе в фазу рьте III ("csci"), а также построить Р - 1 диаграмму рьте в области температур 4.2 - 300 К и давлений до 20 ГПа.

Образцы рьте стехиометрического состава в виде порошка с размером зерна 1-5 мкм наносились на поверхность плоской наковальни из "карбонадо". Во всех экспериментах толщина слоев образцов составляла 20 - 30 мкм. Распределение давления определялось с помощью рубиновых датчиков микронных размеров, нанесенных на поверхность алмазного индентора ( r = I мм ). .

На рис.3 представлены результаты измерения распределения давления в образце рьте при различных нагрузках при Г = 300 К ( рис.3 а )иТ = 4.2К.(рис.Зб ). Когда максимальное давление в образце превышает 7 ГПа (Т = 300 К), на эпюрах давления появляется характерная аномалия в виде "ступени" (рис.3 а, кривые 2, 3 ), соответствующая переходу рьте I рьте II. с понижением температуры до 77 К величина давления, при котором наблюдается аномалия, составляет 10 Ша и практически не изменяется с дальнейшим понижением температуры до 4.2 К. При P-I6 Ша, 1=300 К

рис.. 3

Распределение давления в образце теллурида свинца при различных нагрузках: а) Т = 300 К; б) Т = 4.2 К; усилие пресса: 1,1'- 30 Н; 2,2'- 120 Н; 3,3'- 240 Н; 4,4'- 430 Н; 5,5'- 500 Н.

на эпюрах давления появляется новая аномалия, соответствующая переходу рьте II рьте III. Величина давления, при котором аномалия наблюдается при 77 К и 4.2 К составляет 18 ГПа ( рис.3 б, кривая 4'). С ростом нагрузки величина давления на "ступени" остается примерно постоянной, тогда как цространственное положение аномалии смещается от центра к периферии зоны высокого давления, что связано с увеличением количества образовавшейся фазы.

Измерения зависимостей электросопротивления системы образец -электроввода r (т) указывают, что фаза рьте III, образующаяся при давлениях, превышающих 18 ГПа (Т = 4.2 К), является сверхпроводящей.

На рис. 6 а представлена Р - Т диаграмма рьте, построенная на основе полученных результатов. Римскими цифрами I, II и III обозначены области существования соответствующих фаз рьте1, рьтеП

И РЬТеШ.

Селенид свинца. Воздействие высокого давления ( 4.5 ГПа ) вызывает при Т = 300 К переход pbse I (»Naci») pbse II. (»tu"). При повышении давления до 16 ГПа (Т = 300 К) происходит переход в модификацию Pbse III со структурой CsCl.

Достоверных данных о сверхпроводимости Pbse при атмосферном давлении в литературе не имеется. Сообщалось о наблюдении сверхпроводимости Pbse под давлением 30 ГПа (Т=6.5 К). Проведенные нами исследования преследовали цель определить, какая из фаз высокого давления Pbse обладает сверхпроводящими свойствами, а также построить Р-Т диаграмму Pbse в области температур 4.2 -300 К и давлений до 20 ГПа.

В наших экспериментах использовался алмазный индентор с радиусом закругления I мм. Плоскость изготавливалась из карбонадо.

Для приготовления образцов в виде порошка с размером зерна 1-5 мкм использовался кристаллический Pbse стехиометрического состава. Толщина слоев образцов составляла 20 - 30 мкм.

Результаты измерений распределения давления в образце pbse при различных нагрузках представлены на рис. 4. Эпюры давления на рис. 4 а были получены при Т=300 К, а на рис. 4 б при Т=4.2 К.

Величины давлений, при которых наблюдаются аномалии, соответствуют давлениям переходов Pbse I Pbse II pbse III.

Анализ зависимостей электросопротивления системы образец Pbse -электровводы r (т) позволяет сделать вывод, что сверхпроводимость является свойством фазы Pbse III.

Используя данные об изменении положения аномалий в зависимости от температуры, нами была построена Р-Т диаграмма Pbse в диапазоне температур 4.2-300 К и давлений до 27 ГПа (рис. 6 6).

Сульфид свинца. Из литературы известно два фазовых перехода Pbs под давлением: Pbs I("Naci") pbs ц ("тп") при 2.2 ГПа, Т=300 К и Pbs II ("тп") pbs Ill("csci«) при 21.5 ГПа, Т=300 К.

Была зарегистрирована также сверхпроводимость Pbs под давлением,но давление в этих экспериментах не измерялось.

В наших исследованиях мы попытались определить, какая из фаз высокого давления рьэ является сверхпроводящей, а также построить Р-Т диаграмму Pbs в области температур 4.2 - 300 К и давлений до 30 ГПа.

Для экспериментов использовались образцы кристаллического рьэ стехиометрического состава в виде порошка с размером зерна 1-3 мкм, помещенные на поверхность плоской наковальни из "карбонадо". Во всех экспериментах толщина слоев образцов составляла 10-20 мкм. Индентор из природного алмаза шел радиус закругления 0.5 мкм.

. Р ГШ

. Ргп.,

Рис. 4. Распределение давления в образце селенида свинца при различных нагрузках: а) Т = 300 К; б) Т = 4.2 К; усилие пресса: I, I ' - 31 Н; 2,2' - 153 Н; 3, 3' - 32Г И.

Как и в случае с рьте и Pbse, на эпюрах распределения давления обнаруживаются две аномалии, соответствующе переходам ръб I pbs ii -> pbs III ( рис. 5 ).

Анализ зависимостей электросопротивления системы образец Pbs-электровводы позволяет сделать вывод, что сверхпроводящие свойства появляются при переходе в модификацию Pbs III со структурой csci.

Р-Т диаграмма Pbs, построенная на основе проведенных экспериментов, представлена на рис. 6 в. Римскими цифрами I, II и III обозначены области существования фаз Pbs I, Pbs II и Pbs III.

Основные результаты и выводы.

1. Создан экспериментальный комплекс для исследования в диапазоне давлений до 70 ГПа фазовых превращений диэлектрик ( полупроводник ) - металл и сверхпроводимости образовавшихся модификаций. Комплекс включает в себя:

а) камера высокого давления "индентор - плоскость", одна из наковален которой изготавливается из природного алмаза, а вторая - из синтетического алмаза "карбонадо";

б) устройство для нагружения и фиксации усилия;

в) оптический криостат;

г) прецизионная оптико - механическая система, позволяющая производить измерения распределения давления в камере в широком интервале температур ( 4.2 К --300 К );

д) аппаратура для измерения электросопротивления и

температуры образца.

2. Расширен диапазон давлений ( до 70 ГПа ) при исследовании сверхпроводимости металлических модификаций, образовавшихся в

а) 61

Рис. 5. Распределение давления в образце сульфида свинца при различных нагрузках: а) Т = 300 К; б) Т = 4.2 К; усилие пресса: 1,1' - 15.3 Н; 2,2' - 61.2 Н; 3.3' -137,6 Н; 4.4' - 183.4 Н.

а)

300 ^ 200 1О0

300 ^ 200 100

зоо 200 юо

О 5 10 15 20 25

Р. ГПа

Рис. 6. Фазовые диаграммы халькогенидов свинца: а) рьте ( i - фаза со структурой типа Nací; п - "Ges»;

III - "CsCl" ); б) PbSe ( I - "NaCl"; II - "Til"; in-"csci") ; В) Pbs(i-"NaCl"; n-"Tli»; ni-"csci").

результате фазового превращения диэлектрик ( полупроводник ) -металл под давлением.

3. Разработан и апробирован метод регистрации фазовых превращений под давлением в образцах малого объема (10~12-10~14м3) по аномалиям на кривой распределения давления в образце.

4. Разработан и апробирован метод построения Р - Т диаграмм для образцов малого объема ( Ю-12 - ICf14 м3) в области температур 4.2 К - 300 К.

5. Определено давление перехода теллурида олова в сверхпроводящее состояние ( Р = 22 ГПа, Тс= 5.2 К ). Получена зависимость критической температуры от давления до 50 ГПа.

6. Обнаружен переход теллурида германия в сверхпроводящее состояние под давлением Р=44 ГПа с критической температурой 4.8 К. Показано, что сверхпроводимость сохраняется до давления Р= 70 ГПа.

7. Определено давление перехода сульфида свища ( Р= 24 ГПа ) в сверхпроводящее состояние с критической температурой Тс= 6.8 К.

8. Построены Р - Т диаграммы халькогенидов свинца (рьте, Pbse, Pbs )в области давлений до 33 ГПа и температур 4.2 К-300 К.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Тимофеев Ю.А., Виноградов В.В., Бегоулев В.Б., Яковлев E.H. Метод исследования переходов диэлектрик - металл и сверхпроводимости в камере типа закругленный конус - плоскость с измерением давления по рубиновой шкале // Физика и техника высоких давлений. - 1984. - Вып. 17. - С. 35 -39.

2,- Пан В.Н., Попов В.Г., Осипенко И.А., Бегоулев В.Б., Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В. К вопросу об образовании фазы №3si со структурой AI5 // Всесоюзное совещание "Применение высоких давлений для получения новых материалов и создания интенсивных

процессов химических технологий", 25-27 июня 1986 г.: Тезисы докл. - 4.1. - М: МГУ, 1986. - С. 97.

3. Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В., Бегоулев В.Б., Яковлев Е.Н. Сверхпроводимость теллурида олова при давлении до 50 ГПа // Физ. и техника высоких давлений. -1986. -Вып. 21. - С. 13-17.

4. Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В., Бегоулев В.Б., Яковлев Е.Н. Сверхпроводимость теллурида германия при давлении до 70 ГПА // Физ. тверд, тела. - 1986. - Т. 28, вып. 9. - С. 2841 - 2842.

5. Begoulev V.B.,Timofeev Yu.A., Vinogradov B.V., Yakovlev E.N. The method of dielectric-to-metal and superconducting transitions investigation using "rounded cone-plane anvil" apparatus with pressure measurements on ruby scale // High Pressure Science and Technology: Proc. Xlth AIRAPT Int. Conf.: In 4 vol. - Kiev: Naukova Dumka, Г989. - Vol.3. - P.28-33.

6. Бегоулев В.Б., Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В., Яковлев Е.Н. Определение давления перехода сульфида свинца в сверхпроводящее состояние и Физика и техника высоких давлений. -1988. - Вып. 29. - C.I - 3.

7. Бегоулев В.Б., Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В., Яковлев Е.Н. Р-Т диаграммы халькогенидов свинца ( Р * 35 ГПа, Т = 4.2 + 300 К ) // Физ. тверд, тела. - 1989,- Т. 31, вып.8. - С.254-256.

8. Бегоулев В.Б., Тимофеев Ю.А., Виноградов Б.В., Яковлев Е.Н. Методика регистрации фазовых превращений и построения Р-Т диаграмм в области давлений до 50 ГПа и температур 4.2 -300 К // Физика и техника высоких давлений. - 1990. - Вып.34. - С.82-87.