Физические процессы, формирующие вольт-амперные характеристики гетерогенных высокотемпературных сверхпроводников с непосредственной проводимостью межкристаллитных границ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Гохфельд Денис Михайлович

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ МЕЖКРИСТАЛЛИТНЫХ ГРАНИЦ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Красноярск- 2004

Работа выполнена в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН и Сибирском государственном аэрокосмическом университете им. М.Ф. Решеткева

Научный руководитель: кандидат физико — математических наук

Петров М.И.

Официальные оппоненты: доктор физико — математических наук

Югай КН.

кандидат физико - математических наук Гавричков В.А.

Ведущая организация: Институт неорганической химии СО РАН

(Новосибирск)

Защита состоится_2004 г. в_часов

на заседании диссертационного совета Д 002.67.02 по защитам диссертаций при Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок

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

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ. — мат. наук _

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. К настоящему времени на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) проведены практически все базовые эксперименты, подобные поставленным ранее на низкотемпературных сверхпроводниках (НТСП), которые позволили в свое время объяснить явление низкотемпературной сверхпроводимости в металлах и подтвердить применимость теории Бардина — Купера — Шриффера к описанию свойств НТСП. Однако несмотря на многочисленные проведенные исследования ВТСП, природа сверхпроводимости в этих металлооксидах остается до конца невыясненной.

Исследование вольт-амперных характеристик (ВАХ) слабых связей сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник является мощным инструментом изучения физических процессов, определяющих токоперенос через такие контакты. Широкие возможности экспериментального исследования протекания тока через слабые связи на ВТСП предоставляет использование, как объектов исследования, композитов на основе ВТСП. Двухфазные композиты на основе ВТСП являются физической моделью сети слабых связей с заранее заданными параметрами. Ввиду относительной простоты технологии приготовления композитов по сравнению с одиночными джозефсоновскими контактами, на этих гетерогенных материалах появляется возможность целенаправленно изучить особенности протекания сверхпроводящего тока по слабым связям различного характера, формируемыми "искусственными" границами разделяющими сверхпроводящие кристаллиты. Кроме этого, сопоставление результатов исследований композитов на основе ВТСП с данными, полученными на поликристаллических ВТСП с "естественными" межкристаллитными границами, позволяет установить природу "естественных'' межкристаллитных границ.

Сравнение экспериментальных результатов с существующими в литературе теориями позволяет пролить свет на их применимость к ВТСП и идентифицировать физические процессы, определяющие протекание тока через эти материалы, что в настоящее время является важной научной задачей.

Актуальность вызвана также исследованием

______________гатев»

(ЮС-НАЦИОНАЛЬНА« БИБЛИОТЕКА |

на основе ВТСП в материаловедческом и прикладном плане, как материалов, обладающих ценными для практического применения свойствами.

Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств поликристаллических ВТСП с искусственно созданными и "естественными" межкристаллитными границами с непосредственной проводимостью и проведении моделирования физических процессов, происходящих в таких системах при протекании электрического тока. Согласно с этим были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Синтезировать композиты из ВТСП УотзЬиомВагСизОу и металлооксида ВаРЬОз и экспериментально исследовать их ВАХ. Проанализировать и описать полученные результаты в рамках теории, рассматривающей андреевское отражение в слабых связях сверхпроводник - нормальный металл - сверхпроводник.

2. Экспериментально исследовать температурную эволюцию ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллическом ВТСП в температурном интервале 4.2 — 93.5 К и в поликристаллическом ВТСП Ьа] язБго »СиО^ в температурном интервале 4.2 - 38 К с целью определения природы и геометрических параметров "естественных" межкристаллитных границ в этих ВТСП. Провести моделирование полученных ВАХ с использованием теории Кюммеля - Гунзен-хаймера - Никольского.

3. Исследовать эволюцию транспортных свойств композитов Уо 75Ьио25ВагСиз07 +

при кроссовере от "чистого" к "грязному" пределу при увеличении содержания Исследовать возможность практического приме-

нения эффекта магнитосопротивления в композитах на основе ВТСП. Научная новизна:

1. Впервые исследованы ВАХ композитных материалов ВТСП

+ металлооксид Впервые экспериментальные ВАХ

описаны в рамках микроскопической теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

2. Впервые исследована температурная эволюция ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП составов и Г-Л) 85$Г() иСиО*. Разработана эвристическая модель, позволяющая описывать экс-периментальные-ВАХ. контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП.

Впервые произведено описание экспериментальных ВАХ с использованием разработанной модели и микроскопической теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

3. Впервые экспериментально исследован кроссовер от "чистого" к "грязному" пределу в сети слабых связей сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник, реализующейся в композитах Y<> 75LU0 js^^CujOj + BaPbj.nStlnOj.

4. Проанализирована возможность практического применения исследованных ВТСП материалов в качестве активных элементов ограничителей тока короткого замыкания и как датчиков слабых магнитных полей, основанных на эффекте маг-нитосопротивления в композитах на основе ВТСП.

Практическая ценность Предложена модель, позволяющая описать ВАХ контактов на микротрещине с непосредственной проводимостью в поликристаллических ВТСП, исследовать природу межкристаллитных границ и процессы в них, сопровождающие протекание тока. Сделаны предложения по практическому применению исследованных материалов как активных элементов ограничителей тока короткого замыкания и датчиков слабых магнитных полей, основанных на эффекте магнитосопротивления. Полученная информация может быть использована для прогнозирования свойств и целенаправленного синтеза композитов на основе ВТСП, предназначенных для применения в устройствах электротехники. На защиту выносятся:

1. Результаты измерения ВАХ композитов из ВТСП (Y075LU0 25^2^11307) и метал-лооксида Анализ полученных результатов в рамках теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

2. Результаты исследования температурной эволюции ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Yo75Luo25Ba2Cu307 и Lai 8sSio 15С11О4. Эвристическая модель, описывающая транспортные свойства контактов на микротрещине в поликристаллах. Анализ полученных результатов в рамках теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

3. Результаты исследования температурных зависимостей сопротивления композитов для различного содержания ингредиентов композита и различного содержания олова в в магнитных полях различной напряженности.

Апробация. Материалы диссертации были представлены на международных конференциях: 5th International Workshop «High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering (MSU-HTSC -V)», Moscow, March 24-29, 1998; 3th International Conference on New Theories, Discoveries, and Applications of Superconductors and Related Materials (New3SC-3), Honolulu, Hawaii, USA, January 15-19, 2001; XVIII международная школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники", Москва, 24-28 июня, 2002; VI-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials", Новосибирск, 18-27 августа, 2002; 7th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S-Rio), Rio de Janeiro, Brazil, May 25-30, 2003 и на XXXIII совещании по физике низких температур, Екатеринбург, 17-20 июня,2003.

Публикации По теме диссертации опубликовано 30 работ, из них 10 в рецензируемых журналах.

ключения и приложения, содержит 131 стр. машинописного текста, включая 31 рисунок, I таблицу и список цитированной литературы (182 наименования).

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 краткий обзор и приведены результаты теоретических работ, посвященных исследованию протекания тока по слабым связям." В п. 12 проведен обзор экспериментальных работ, в которых исследуются транспортные свойства слабосвязанных сверхпроводников (одиночных переходов, регулярных структур и статистических сетей слабых связей) как на основе НТСП, так и на основе ВТСП. 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:

состоит из введения, шести глав, за-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

плотность критического тока, электросопротивление и ВАХ. Описана технология изготовления объемных образцов и особенности образцов на микротрещине.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования транспортных свойств композитов из ВТСП (Уо75Ьио25ВагСиз07) и металлоокси-да

Композиты, состоящие из 92.5 объемных % ВТСП ^(^Ьи^ВагСизО?) и 7.5 объемных % металлооксида ВаРЬОз, приготавливались по технологии быстрого спекания [1]. Отсутствие химического взаимодействия У0 75Ьи<> ггВагСизО? с ВаРЬОз во время совместного отжига позволяет приготовить композиты с четкими границами между гранулами ингредиентов. Короткое время отжига приводит к реализации в образце сети слабых связей с атомарно резкими границами [1]. Критическая температура исследуемых композитов Тс = 93.5 К совпадает с Тс исходной керамики Уд 75^110 25Ва2Си307. Измеренная на начальном участке ВАХ плотность критического тока._/с= 200 А/см2 (по критерию 1 мкВ/см).

На рис. 1 приведена ВАХ образца, измеренная при 4.2 К. ВАХ полностью воспроизводима при любой скорости сканирования, что указывает на отсутствие влияния саморазогрева образца. Для сравнения на рис. 1 приведена экспериментальная ВАХ образца, сформированного из 92.5 об. % Уо75Ьио25Ва2Си307 и 7.5 об. % Поскольку технология синтеза этого композитов была полно-

стью аналогична, то средняя эффективная толщина металлических областей между ВТСП гранулами в ВТСП + ВаРЬо^По А такая же, как в ВТСП + ВаРЬ03. Замещение части свинца на олово в ВаРЬОз приводит к уменьшению длины свободного пробега электронов и смене режима транспорта тока от баллистического к диффузному. Рис. 1 демонстрирует, как это отражается на виде ВАХ.

Широкая гистерезисная особенность на ВАХ делает исследуемый материал перспективным в плане практического применения для использования в переключателях различных типов. Например ограничение тока, т.е. переключение транспортным током из состояния с малым сопротивлением в состояние с большим сопротивлением.

Вычисление ВАХ слабых связей с конечными размерами нормального металлического региона выполнено в работе [2]. Теория Кюммеля-Гюнзенхаймера-

Никольского (КГН) [2] описывает появление участков отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС) на ВАХ S-N-S контакта, в отличие от большинства прочих рассмотрений, пренебрегающих вкладом в протекание тока от связанных состояний в ¡5>-№8 контакте.

Зависимость тока через контакт ¡З-Ы-Б от напряжения определяется в КГН следующим выражением [2]:

здесь мы используем такие же обозначения, как в [2]: - функция распределения Ферми; Рн - вероятность нахождения квазичастиц в N регионе с толщиной й и средней длиной свободного пробега /; е — заряд и т* - эффективная масса электрона; п - число андреевских отражений, испытываемых квазичастицей, начавшей движение с андреевского уровня, характеризующегося набором квантовых чисел к, перед тем как покинуть потенциальную яму; А~щ{Е%—е1Л2),

A;(E, +eli/2) - амплитуды вероятности п андреевских отражений квазичастиц с направлением распространения дырок по (+) или против (-) электрического поля; Is* - U - ток Шарвина.

Использование теории КГН для расчета ВАХ удобно и потому, что она оперирует с отношением d/l, как параметром слабой связи, определяющим вид ВАХ и ее особенностей. При вычислениях использовались значения физических параметров исследуемых материалов [1] {Тс = 93.5 К, Д = 17.5 мэВ, I = 220 A, d = 70 А). Вычисленная кривая представлена на рис. 1. Достигнуто удовлетворительно согласие теоретической кривой с экспериментальной ВАХ (рис. 1). Участок ОДС на теоретической ВАХ соответствует гистерезисной особенности на экспериментальной ВАХ, измеренной в режиме заданного тока.

Случай d > /, реализующийся в образце ВТСП + BaPboeSno iOj, находится вне области применимости теории КГН. Однако теория КГН предсказывает уменьшение ширины гистерезиса, участка малого дифференциального сопротивления и избыточного тока с увеличением отношения

В четвертой главе приведены результаты исследования транспортных свойств контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Yo75Luo25Ba2Cu307 и

85S1015С11О4.

Технология приготовления ВТСП У^ЬиоиВагСизСЬ и Lai gsSr015С11О4 - стандартная керамическая.

Температура сверхпроводящего перехода поликристаллического

Yo75Luoi5Ba2Cu307, найденная из магнитных измерений, совпадает с началом резистивного перехода на зависимости R(T) и равна 93.5 К. Контакты на микротрещине в Y075Lu0 25Ba2Cu3O7 обладают R — l-s-2 Ом при Т > Тс и критическим током 1С~ 1-И0мА при 42 К, что соответствует уменьшению 5 соответственно в 10г+103^раз после создания микротрещины. Экспериментальные ВАХ характеризуются наличием критического тока, участком с нелинейной зависимостью U(I) и следующим за ним скачкообразным увеличением U, сопровождающимся гистерезисом. В области больших значений / и Uзависимость U(I) линейна, ее экстраполяция к значению U= 0 дает величину избыточного тока 1„ = 24 мА при 4.2 К.

Рис. 2. Температурная эволюция ВАХ контакта на микротрещине в поликристаллическом Y0 75Lu0 25Ba2Cu307: а) эксперимент, б) моделирование.

На рис. За приведена температурная эволюция ВАХ контакта на микротрещине в Lai esSio 15С11О4. В АХ в диапазоне температур ниже Тс = 38 К характеризуются наличием критического тока, участком с малым дифференциальным сопротивлением и, при Г < 35 К, следующим за ним скачкообразным изменением напряжения U, сопровождающимся гистерезисом. В области больших значений тока / и Uзависимость U(I) линейная, ее экстраполяция к значению U= 0 дает 1а = 15 мА при 4.2 К. Кроме того на ВАХ наблюдается отчетливая аркообразная особенность, уменьшающаяся с повышением температуры.

Сравнение R образца сразу за температурой перехода до создания микротрещины (R = 0.15 Ом) и после (R = 4 Ом) показывает, что площадь контакта уменьшилась приблизительно в 27 раз. После создания микротрещины, температура исчезновения сопротивления понизилась на 2.5 К по сравнению с объемным образцом, в то время как температура начала перехода осталась неизменной.

Существование избыточного тока на ВАХ контактов на поликристаллических ВТСП вызвано андреевским отражением [2] и подтверждает металлический характер проводимости "естественных" межкристаллитных границ [3].

Рис. 3. Температурная эволюция ВАХ контакта на микротрещине в поликристаллическом 1-а, 85$г015Си04: а) эксперимент, б) моделирование.

В объемном поликристаллическом образце протекание транспортного тока происходит по трехмерной сети слабых связей, что приводит к изменению масштаба ВАХ по осям токов и напряжений по сравнению с ВАХ одиночного контакта. Ток протекает, преимущественно, по слабым связям с меньшим сопротивлением при заданном транспортном токе и температуре образца. В этом случае влияние разброса параметров незначительно.

В контакте на микротрещине большая часть перколяционных путей разрывается. Поскольку в контакте малого сечения ток вынужденно протекает и по коротким и по длинным нормальным металлическим областям между сверхпроводящими гранулами, то вид ВАХ контакта на микротрещине должен значительно измениться по сравнению с ВАХ объемного контакта. При развитии микротрещины в образце происходит переход от протекания тока по трехмерной сети к протеканию по системе меньшей размерности, вплоть до одномерной цепочки слабых связей. Множественный гистерезис, наблюдаемый на ВАХ некоторых образцов свидетельствует о том, что зависимость и(1) определяется суперпозицией ВАХ нескольких контактов с различными параметрами.

Для описания наблюдаемых ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических сверхпроводниках предлагается эвристическая модель. Рассмотрим цепочку последовательно соединенных слабых связей с различными протяженно-

стями слабых связей металлического типа между сверхпроводящими "берегами". ВАХ такой цепочки контактов определяется выражением:

U&V-Y.VVXUA)' (2)

где UfJ,T,d)) - ВАХ одиночного S-N-S перехода с толщиной N-слоя d,; Vt — весовые коэффициенты, показывающие степень влияния контакта на результирующую суперпозиционную ВАХ (нормировка £ ^=1).

Используя выражение (2) и уравнение теории КГН (1), была вычислена зависимость U(I) (рис 26), воспроизводящая экспериментальную ВАХ контакта на микротрещине в Yo25Ba2CUj07, приведенную на рис. 2а. Оказалось, что использование уже двух слагаемых в сумме (2) хорошо описывает экспериментальную ВАХ. Наилучшее согласие было достигнуто при значениях </)//= 0.15, = 0.34, difl^OS, V2 — 0.66. Расчетная зависимость хорошо совпадает с экспериментальной ВАХ, включая участок с гистерезисом. Зависящим от температуры параметром была только энергетическая щель, взятая из теории БКШ Аналогично была описана ВАХ контакта на микротрещине в Уже при использовании двух слагаемых в сумме (2), расчетная кривая удовлетворительно описывает экспериментальную ВАХ (рис. За, б). Лучшее согласие достигается при значениях Аркообразная особенность на экспериментальной ВАХ соответствует на рассчитанной кривой аркообразной особенности, за появление которой ответственен эффект многократного андреевского отражения. На экспериментальных ВАХ Lai «5$го 15CUO4 выделены особые точки отмечающие аркообразную особенность. Для этих особых точек должна сохраняться пропорциональность Д(7) [2,4]. Наблюдаемые нами зависимости отличаются незначительно от температурной зависимости энергетической щели теории БКШ.

Из условия описания экспериментальных ВАХ можно оценить величины эффективной протяженности межкристаллитных границ: для "естественных" межкристаллитных границ в 6 А для Lai ssSr015С11О4 (в случае 10 А [5]).

В поликристаллических ВТСП существует, также, распределение кристаллитов по ориентации, и, в следствие сильной анизотропии кристаллов ВТСП, имеет-

ся разброс по величине энергетической щели по пути протекания тока. Простой, хотя и не вполне корректный путь учета такого разброса - это подстановка различных значений энергетической щели в уравнение КГН (1) для разных членов (2). Такая операция незначительно улучшает совпадение теоретических кривых с экспериментальными ВАХ, но при этом увеличивается число подгоночных параметров. Отметим, что функция распределения толщин межгранульных границ и функция распределения значений энергетической-щели кристаллитов по пути протекания тока, могут быть связаны между собой из-за особенностей синтеза керамики.

В пятой главе приведены результаты исследования зависимостей сопротивления от температуры композитов с различным соотношением ингредиентов и различным содержанием олова в

Содержание Sn в BaPb|.xSnr03 р(77 К), Ом - см Маркировка

х = 0 0.0057 N(0)

х = 0.037 0.0068 N(0.037)

jc = 0.125 0.0130 N(0.125)

л = 0.25 0.0537 N(0.25)

Таблица 1. Удельное сопротивление несверхпроводящего ингредиента

композитов, BaPbi_rSnx03, и маркировка в зависимости от содержания олова.

Все образцы были приготовлены за один технологический цикл. В таблице 1 приведены значения удельного электросопротивления р BaPbi_ISnI03 при 77 К и маркировка несверхпроводящих ингредиентов, используемая далее в тексте. С ростом х в BaPbi.jSnjOj от 0 до 0.25 наблюдается увеличение р практически на порядок. Увеличение р при частичном замещении свинца на олово происходит вследствие уменьшения длины свободного пробега носителей.

Были приготовлены композиты с объемным содержанием ВаРЬ^^Оз 7.5%, 15%, 30%, 37.5% и 45%. Дебаеграммы полученных композитов показали только рефлексы соответствующих фаз исходных ингредиентов. Обозначим композитные образцы как S + Wo N(x). Здесь V% > объемное содержание металлооксида BaPbl4tSnxC>3. Объемное содержание ВТСП (S), следовательно, (100%-F%).

На рис. 4 приведены зависимости ЩТ) композитов, нормированные на значение Л(ТС = 93.5 К). Данные по ЩТ) для различныхх на рис. 4 сгруппированы вместе для одинаковой объемной концентрации ВаРЬ^л^СЬ.

При Г = 93.5 К на всех ЩТ) наблюдается скачок электросопротивления, соответствующий переходу в сверхпроводящее состояние ВТСП гранул в композите. Вторая часть зависимости ЩТ), плавное понижение сопротивления с температурой, отражает переход сети слабых связей в образце. Температура Т«, при которой наблюдается полный переход в сверхпроводящее состояние зависит от объемного содержания несверхпроводящего ингредиента и от его проводимости. Также зависит от величины измерительного тока /, что присуще слабой сверхпроводимости. Зависимости ЩТ), приведенные на рис. 4, измерены при/ = 5 мА/см2.

В работе [1] было показано, что увеличение объемной концентрации металла в композите приводит к понижению температуры Г^ вследствие увеличения эффективной протяженности й металлических слабых связей (<1 ~ И"3). Для иссле-

дуемых композитов оценка средних протяженностей металлических регионов между ВТСП кристаллитами дает <1 я 70 А для Б + 7.5М(х), ¿я 88 А для S + 111 А для Б + ЗОВД, ¿Я 120 А для 5 + 37.5К(.х), й« 127 Адля S + 45Ы(х). Уменьшение и модификация зависимостей ЩТ) для одной серии образцов, в данном случае, зависит только от изменения проводимости несверхпроводящего компонента и, следовательно, от изменения I в материале N - регионов между ВТСП кристаллитами- Внедрение Sn в металлооксид ВаРЬОз приводит к понижению /. Это изменяет ВАХ композита (см. рис. 1) Соответственно изменяется зависимость ЩТ) и понижается температура Та (рис. 4).

Таким образом, измеренные зависимости ЩТ) демонстрируют кроссовер от "чистого" к "грязному" пределу в композитах с увеличением со-

держания Sn в ВаРЬ].18п103.

Также были проведены измерения зависимостей ЩТ) для композитов при разных значениях внешнего магнитного поля Н. Магнитное поле прикладывалось перпендикулярно направлению тока.

Использованные поля (до ~ 500 Э) практически не влияют на переход ВТСП кристаллитов (не изменяют , но уширяют вторую ступень сверхпроводящего перехода, ответственную за переход сети слабых связей. Магнитное поле дополнительно нарушает фазовую когерентность между ВТСП гранулами в композите,

что приводит к уменьшению температуры Тсо. Сопротивление композитов очень чувствительно к магнитному полю при Т> Тс1/(1,Н) (рис. 5). Композиты на основе ВТСП, благодаря магниторезистивному (МР) эффекту при технически важной температуре кипения азота, могут найти практическое применение как датчики магнитных полей. Величина МР эффекта в композитах регулируется измерительным током (рис. 5). Важным техническим параметром, характеризующим МР эффект, является величина р0 = (р(#) - р[Н — 0)) / рЩ ~ 0), показывающая во сколько раз увеличилось р в поле Я. Относительно состояния Я ~ 0, выполняющегося для композитов с У/ч < 30% при Н = 0 и Т = 77 К, величина ро может иметь огромное значение (> 3000 %).

В приложении изложены предложения по использованию ВТСП материалов как активных элементов ограничителей тока короткого замыкания. Впервые показана важность учета перегрузок, возникающих в момент отключения ограничителя тока короткого замыкания, находящегося в активном режиме.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы работы:

1. Синтезированы композиты моделирующие сеть слабых связей. Измерена ВАХ объемных образцов из этих материалов в режиме заданного тока при 4.2 К. Экспериментальная ВАХ обладает широкой гистерезисной особенностью, которая отражает наличие участка отрицательного дифференциального сопротивления.

В рамках теории КГН [2] вычислены теоретические ВАХ, воспроизводящие экспериментальные результаты, и достигнуто удовлетворительное согласие расчетных кривых с экспериментальными ВАХ при реальных значениях параметров материалов и геометрии слабых связей.

2. Исследована температурная эволюция ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Уо 7^Чо гзВЗгСизОу и Ьа| 15С11О4. На экспериментальных ВАХ контактов из таких ВТСП присутствует гистерезисная особенность и избыточный ток, указывающий на непосредственную проводимость "естественных" межкристаллитных границ. Кроме этого экспериментальные ВАХ контакта на микротрещине в демонстрируют ярко выраженную аркообразную особенность. Показано, что вид ВАХ, существование и форма аркообразных особенностей и гистерезиса определяются соотношением числа

длинных и коротких межкристаллитных границ в исследуемых поликристаллических ВТСП. Достигнуто удовлетворительное совпадение рассчитанных в рамках теории КГН кривых с экспериментальными ВАХ в температурном диапазоне от 4.2 К до Та что позволило оценить эффективную протяженность "естественных" межкристаллитных границ в поликристаллических ВТСП: d ~ 1.5-=-8Â для Y0.75LU0 25Ва2Сиз07 и d~ 2+6 А для La) g5Sr0 lsCu04.

Таким образом показано, что теория КГН, рассматривающая андреевское отражение как основной физический процесс, формирующий ВАХ со всеми ее характерными особенностями, позволяет описать транспорт тока как через "искусственные", так и через "естественные" границы с непосредственной проводимостью, разделяющие ВТСП кристаллиты.

4. Синтезированы композиты моделирующие сеть S-N-S связей. Исследованы зависимости R(T) этих материалов и их эволюция в слабых магнитных полях для различных значений транспортного тока.

В композитах Yo75Luo25Ba2Cu307 + BaPbi.jfSlljjOj реализуется кроссовер от "чистого*' (/ » d) к "грязному" (I « d) пределу, при увеличении содержания Sn в BaPblJrSnx03.

Исследованные композиты обладают регу-

лируемым магниторезистивным эффектом (более 3000 %) в слабых магнитных полях при Г= 77 К, что делает их привлекательным для возможного практического применения.

5. Исследованы аспекты практического применения исследуемых ВТСП материалов как активных элементов ограничителей тока Впервые показана важность учета перегрузок, возникающих в момент отключения ограничителя тока короткого замыкания, находящегося в активном режиме.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах: l.-Petrov M.I., BalaevDA., GohfeldD.M, Ospishchev S.V., Shaihutdinov KA, Aleksandrov K.S. Applicability of Andreev reflection to description of experimental current-voltage characteristics of polycrystalline HTSC composites with normal metal (N) boundaries. // Book of Abstracts of 5th International Workshop «High-Temperature Superconductors and Novel Inoiganic Materials Engineering (MSU-HTSC -V)». -Moscow. - March 24-29. - 1998. - P. S-35.

-182. Петров М.И., Гохфельд Д.М. Применимость андреевского отражения к описанию ВАХ композитов ВТСП + нормальный металл // Тезисы докладов II Всероссийской научно-практической конференции Решетневские чтения. - САА — Красноярск. -10-12 ноября. - 1998. - С. 81.

3. Petrov M.I., Balaev DA, Gohfeld D.M., Ospishchev S.V., Shaihutdinov KA., Aleksandrov K.S. Applicability of the theory based on Andreev reflection to the description of experimental current-voltage characteristics of polycrystalline HTSC+ normal metal composites // Physica C. -1999. - V. 314. - P. 51 -54.

4. Гохфельд Д.М. Вольт - амперные характеристики гетерогенных ВТСП с непосредственной проводимостью // Тезисы докладов III Всероссийской научно-практической конференции Решетневские чтения. - САА. - Красноярск. -1012 ноября. - 1999. - С 141-142.

5. Mamalis A.G., Ovchinnicov S.G., Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Gohfeld D.M., Kharlamova SA, Vottea LA. Composite materials on high-Tc superconductors and BaPbO3, Ag basis // Book of Abstracts of 3th International Conference on New Theories, Discoveries, and Applications of Superconductors and Related Materials (New3SC-3). - Honolulu, Hawaii, USA. - January 15-19. - 2001.

6. Гохфельд Д.М. Экспериментальное исследование и моделирование транспортных свойств сети слабых связей на основе ВТСП // Тезисы докладов 7-ой Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ-7. — Санкт-Петербург. - 5-10 апреля. - 2001. - С. 295-296.

7. Овчинников С.Г., Мамалис А.Г., Кирко В.И., Петров М.И., Балаев ДА, Шайхутдинов КА, Гохфельд Д.М., МилицынС.В., ВоттеаИ.Н. Разработка новых объемных материалов на основе высокотемпературных сверхпроводников, как активных элементов для ограничителей тока короткого замыкания // Материалы международного научного семинара "Инновационные технологии 2001". — Красноярск. - 20-22 июня. - 2001. - С. 245-251.

8. Овчинников С.Г., Кирко В.И., Mamalis A.G., Петров М.И., Иванов В.В., Балаев ДА, Гохфельд Д.М., Харламова СА, Милицын СВ., Шайхутдинов К.А Новая концепция переключателя тока на основе высокотемпературного сверхпроводника // ЖТФ. - 2001. - Т. 71. - № 1 о. - С. 95-98.

-199. Balaev DA, Popkov S.I., Shaihutdinov KA, Gohfeld D.M., Petrov M.I. Magne-toresistivity in bulk HTSC-based composites // Theses of International Baikal scientific conference "Magnetic materials". - Иркутск. - 21-24 сентября. - 2001. - С. 88.

10. Балаев ДА, Гохфельд Д.М., Попков СИ., Шайхутдинов КА, Петров М.И. Магнитосопротивление композитов на основе ВТСП // Тезисы докладов 1-ой Российской конференции молодых ученых по физическому материаловедению. -Калуга. - 4-7 октября. - 2001. - С. 59-60.

11. Овчинников СП, Петров М.И., Балаев ДА, Шайхутдинов КА, Гохфельд Д.М. Материалы на основе ВТСП для сверхпроводящих ограничителей тока // Тезисы докладов 1-ой Российской конференции молодых ученых по физическому материаловедению. - Калуга. - 4-7 октября. - 2001. - С. 63-64.

12. Балаев ДА, Гохфельд Д.М., Попков СИ., Шайхутдинов КА, Петров М.И. Композиты на основе ВТСП, как материалы, обладающие большим магнитосо-противлением в слабых магнитных полях // Письма в ЖТФ. — 2001.- Т. 27. - № 22. -С. 45-51.

13. Mamalis A.G., Ovchinnikov S.G., Petrov МЛ., Balaev DA, Shaihutdinov KA., Gohfeld D.M., Kharlamova SA, Vottea I.N. Composite materials on High-7c Superconductors and BaPbO3, Ag basis // Physica С - 2001. - V. 364-365. - P.* 174-177.

14. Mamalis AG., Petrov M.I., Balaev DA, Shaihutdinov KA., Gohfeld D.M., Milit-syn S.V., Ovchinnikov S.G., Kirko V.I. A dc superconducting fault current limiter using die-pressed YBa2Cu307 ceramic // Supercond Sci. Technol. - 2001. - V. 14. - P. 413416.

15. Петров М.И., Балаев ДА, Шайхутдинов КА, Гохфельд Д.М., Попков СИ. Новые композитные материалы на основе висмутовых высокотемпературных сверхпроводников // Материалы международной научно - практической конференции САКС-2001. -Красноярск. - 1-4 декабря. - 2001. - С. 194-196.

16. Балаев ДА, Гохфельд Д.М., Попков СИ., Шайхутдинов КА, Петров М.И. Гигантское магнитосопротивление в слабых магнитных полях композитных материалов на основе высокотемпературного сверхпроводника // Материалы международной научно - практической конференции САКС-2001. - Красноярск. - 1-4 декабря. - 2001. - С. 197-198.

-2017. Бадаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Попков СИ., Гохфельд Д.М., Петров М.И., Овчинников С.Г., Mamalis A.G. Влияние магнитного поля на транспортные свойства композитов на основе ВТСП. Гигантское магнитосопротивление при 77 К // Сборник трудов XVIII международной школы-семинара "Новые магнитные материалы микроэлектроники". - Москва. - 24-28 июня. - 2002. - С. 56-58.

18. Петров М.И., БалаевД.А-, Гохфельд Д.М., Шайхутдинов К.А., Александров К.С. Температурная эволюция гистерезисной особенности на вольт-амперной характеристике поликристаллического высокотемпературного сверхпроводника структуры 1-2-3 // ФТТ. - 2002. - Т. 44. - № 7. - С. 1179-1184.

19. Mamalis A.G., Petrov M.I., Ovchinnikov S.G., Kirko V.I., Balaev DA, Shaihutdi-nov KA., Gohfeld D.M., Kharlamova SA, Militsyn S.V., Ivanov V.V., Vottea I.N. A novel energy efficient SFCL with a silver free contact switchgear for application in electricity and transportation // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. -2002. - V. 12. - № 2. - P. 1770-1775.

20. Балаев ДА, Попков СИ., Гохфельд Д.М., Шайхутдинов КА, Петров М.И. Гигантское магнитосопротивление композитов на основе ВТСП в слабых магнитных полях при температуре жидкого азота // Вестник Красноярского Государственного Университета. - 2002. - № 1. - С 93-97.

21. Petrov M.I., Balaev DA, Gokhfeld D.M., Shaihutdinov K.A. Effect of geometrical parameters of the weak link distribution function on transport properties of random network of Josephson junctions // Theses of Vl-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials". — Новосибирск. — 18-27 августа. -2002.-С. 52.

22. Petrov ML, Balaev DA, Shaihutdinov K.A., Gokhfeld D.M. Transport properties of heterogeneous high-Tc superconductors // Theses of Vl-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials". — Новосибирск. - 18-27 августа. - 2002. - С 57.

23. Balaev D.A., Petrov ML, Shaihutdinov K.A., Gokhfeld D.M., Popkov S.I., Ovchinnikov S.G., Mamalis AG. Giant magnetoresistive effect at 77 К in high-Tc superconductor based composites // Theses of Vl-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials". - Новосибирск. - 18-27 августа. -2002. - С 69.

-2124. Petrov M.I., Balaev DA, Gokhfeld D.M., Shaihutdinov KA Temperature evolution of hysteresys peculiarity on CVC of HTSC based break junction // Theses of VI-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials". -Новосибирск. -18-27 августа. - 2002. - С. 80.

25. Shaihutdinov K~A, Balaev DA, Gokhfeld D.M., Popkov S.I., Petrov M.I. Transport properties of HTSC-based composites: modeling the random networks of Joseph-son weak links with magneto-active barriers // Journ. Of Low Temp.Phys. - 2003. -V. 130. - № 3/4. - P. 347-381.

26. Petrov M I., Gokhfeld D.M., Balaev DA, Shaihutdinov KA, Kimmel R. Andreev reflections and experimental current-voltage characteristics of break junctions of poly-crystalline high-temperature superconductors // Book of Abstracts of 7th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S-RIO). - Rio de Janeiro, Brazil. - May 25-30. - 2003. - P, 87.

27. Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Popkov S.I., Gokhfeld D.M., Petrov M.I. Large magnetoresistance of high-Tc superconductor based composites to low magnetic fields at the liquid nitrogen temperature // Book of Abstracts of 7th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S-RIO). - Rio de Janeiro, Brazil. - May 25-30. - 2003. - P. 190.

28. Петров М.И., Бадаев ДА, Гохфельд Д.М., Шайхутдинов КА Андреевское отражение в естественных границах Lai g5Sr015С1Ю4 // ФТТ. - 2003. - Т. 45. - № 7. -С. 1164-1167.

29. Петров М.И., Балаев ДА, Гохфельд Д М., Шайхутдинов КА. Вольт-амперные характеристики контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП // Тезисы докладов секций «Сверхпроводимость» и «Наноструктуры и низкоразмерные системы» XXXIII совещания по физике низких температур. - Екатеринбург. - 17-20 июня. - 2003. - С. 142.

30. Балаев Д.А., Шайхутдинов КА., Попков СИ., Гохфельд Д.М., Петров М.И. Магниторезистивные свойства композитов 0,0.25)//ФММ.-2003.-Т. 96.-№6.-С. 1-9.

-22-

Цитированная литература

1.PetrovM.I., BalaevDA, Ospshchev S.V., Shafeutdinov KA., Khrastalev B.P., Aleksandrov K.S. Critical currents in bulk Y3/4Lu]/4Ba2Cuj07 + BaPb03 composites// Phys. Lett A. -1997. - V. 237. - P. 85-89.

2. Kummel R., Gumenheimer U., Nicolsky R. Andreev scattering ofquasiparticle wave packets and current voltage characteristics of superconducting metallic weak links // Phys. Rev. B. -1990. - V. 42. - № 7. - P. 3992-4009.

3. Likharev K.K. Superconducting weak links // Rev. Mod Phys. - 1979. - V, 5U -№1.-P. 10Ы59.

4. Octavio M, Tinkham M, Blonder G.E., Klapwijk T.M.K. Subharmonic energy-gap structure in superconducting constrictions // Phys. Rev. B. - 1983. - V. 27. - № 11. -P. 6739-6746.

5. Горькое JI.IL, Копнин Н.Б. Высокотемпературные сверхпроводники с точки зрения эксперимента//УФН. - 1988.-Т. 156.-№ 1.-С. 117-135.

Подписано в печать 10.02.2004 Формат 60x64/16. Усл. Печ. л. 1. Тираж 70 экз. Заказ № 10

Отпечатано в типографии Института физики СО РАН 660036, Красноярск, Академгородок, ИФ СО РАН

ï-306t

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СЛАБОСВЯЗАННЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ (ОБЗОР).

1.1. Теоретические исследования транспортных свойств слабых связей.

1.2. Экспериментальные исследования транспортных свойств слабых связей.

1.2.1 Транспортные свойства слабых связей на основе НТСП.

1.2.2 Транспортные свойства слабых связей на основе ВТСП.

1.3. Постановка задачи.

ГЛАВА II. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВТСП.

2.1. Введение.

2.2. Синтез поликристаллических ВТСП и композитов на их основе.

2.3. Измерения электросопротивления, критического тока и ВАХ образцов при различных температурах.

2.4. Измерения магнитных свойств образцов.

ГЛАВА III. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ИЗ ВТСП И МЕТАЛЛООКСИДА.

3.1. Введение.

3.2. Экспериментальные результаты.

3.3. Сравнение экспериментальной ВАХ с теоретическими зависимостями напряжение - ток для S-N-S контакта.

3.4. Выводы.

ГЛАВА IV. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА КОНТАКТОВ НА МИКРОТРЕЩИНЕ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВТСП.

4.1. Введение.

4.2. Экспериментальные результаты.

4.2.1. Контакт на микротрещине в Уо 75Ьио25Ва2Сиз07.

4.2.2. Контакт на микротрещине в Lai g5Sro 15CUO4.

5.2. Экспериментальные результаты.78

5.3. Обсуждение.89

5.4. Выводы.94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.96

ЛИТЕРАТУРА.99

ПРИЛОЖЕНИЕ.120

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. К настоящему времени на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) практически проведены все базовые эксперименты, подобные поставленным ранее на низкотемпературных сверхпроводниках (НТСП), которые позволили в свое время объяснить явление низкотемпературной сверхпроводимости в металлах и подтвердить применимость теории Бардина - Купера - Шриффера к описанию свойств НТСП. Однако несмотря на многочисленные проведенные исследования на ВТСП, природа сверхпроводимости в этих металлооксидах остается неясной.

Одним из основных критических экспериментов является наблюдение эффектов Джозефсона на туннельных контактах сверхпроводник - диэлектрик - сверхпроводник. Эффекты Джозефсона, стационарный и нестационарный, определяющие протекание тока через слабые связи типа сверхпроводник -нормальный металл - сверхпроводник, качественно отличаются от джозефсо-новских эффектов в туннельных контактах. Исследование вольт-амперных характеристик (ВАХ) джозефсоновских слабых связей сверхпроводник - нормальный металл - сверхпроводник является мощным инструментом изучения физических процессов, определяющих токоперенос через такие контакты, и, возможно, может служить критическим экспериментом, раскрывающим особенности высокотемпературной сверхпроводимости.

Широкие возможности экспериментального исследования протекания тока через слабые связи на ВТСП предоставляет использование, как объектов исследования, композитов на основе ВТСП. Двухфазные композиты на основе ВТСП являются физической моделью сети слабых джозефсоновских связей с заранее заданными параметрами. Ввиду относительной простоты технологии приготовления композитов по сравнению с одиночными джозефсоновскими контактами, на этих гетерогенных материалах появляется возможность целенаправленно изучить особенности протекания сверхпроводящего тока по слабым связям различного характера, формируемыми "искусственными" границами разделяющими сверхпроводящие кристаллиты. Кроме этого, сопоставление результатов исследований композитов на основе ВТСП с данными, полученными на поликристаллических ВТСП с "естественными" межкристаллитными границами, позволяет установить природу "естественных" межкристаллитных границ.

Сравнение экспериментальных результатов с существующими в литературе теориями позволяет пролить свет на их применимость к ВТСП и идентифицировать физические процессы, определяющие протекание тока через эти материалы, что в настоящее время является важной научной задачей.

Актуальность вызвана также исследованием новых композитных материалов на основе ВТСП в материаловедческом и прикладном плане, как материалов, обладающих ценными для практического применения свойствами.

Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств поликристаллических ВТСП с искусственно созданными и с "естественными" границами непосредственной проводимости, изучении процессов андреевского отражения, сопровождающих перенос тока через такие материалы и проведении моделирования протекания электрического тока через сеть слабых связей, реализующихся в композитах на основе ВТСП.

Согласно с этим были поставлены следующие задачи: 1. Синтезировать композиты из ВТСП Уо^Ьио.гзВагСизО? и металлооксида ВаРЬОз и экспериментально исследовать их ВАХ. Проанализировать и описать полученные результаты в рамках теории, рассматривающей андреевское отражение в слабых связях сверхпроводник - нормальный металл -сверхпроводник.

2. Экспериментально исследовать температурную эволюцию ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллическом ВТСП Yo.75Lu0.25Ba2Cu307 в температурном интервале 4.2 - 93.5 К и в поликристаллическом ВТСП Lai.85Sr0.i5CuO4 в температурном интервале 4.2 - 38 К с целью идентификации природы "естественных" межкристаллитных границ в этих ВТСП. Провести моделирование полученных ВАХ с использованием теории Кюммеля -Гунзенхаймера - Никольского.

3. Исследовать эволюцию транспортных свойств композитов Yo.75Luo.25Ba2Cu307 + BaPbj.xSnx03 при кроссовере от "чистого" к "грязному" пределу при увеличении содержания Sn в BaPb!.xSnx03.

Научная новизна:

1. Впервые исследованы ВАХ композитных материалов ВТСП (Уо.тзЬио^ВагСизОу) + металлооксид (ВаРЬОз). Впервые экспериментальные ВАХ описаны в рамках микроскопической теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

2. Впервые исследована температурная эволюция ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП составов Y0.75Lu0.25Ba2Cu3O7 и Lai.85Sr0.i5CuO4. Разработана эвристическая модель, позволяющая описывать экспериментальные ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП. Впервые произведено описание экспериментальных ВАХ с использованием разработанной модели и микроскопической теории Кюм-меля-Гунзенхаймера-Никольского.

3. Впервые экспериментально исследован кроссовер от "чистого" к "грязному" пределу в сети слабых связей сверхпроводник - нормальный металл -сверхпроводник, реализующейся в композитах Yo.75Luo.25Ba2Cu307 + BaPbi.xSnxC>3.

4. Проанализирована возможность практического применения исследованных

ВТСП материалов как активных элементов ограничителей тока короткого замыкания и как датчиков слабых магнитных полей, основанных на эффекте магнитосопротивления.

Практическая ценность Впервые на композитах Yo.75Lu0.25Ba2Cu307 + ВаРЬОз экспериментально исследованы ВАХ, демонстрирующие гистерезис-ную особенность. Также впервые проведено сравнение экспериментальных ВАХ с теоретическими кривыми, рассчитанными с использованием современной теории, что позволило идентифицировать физические процессы, формирующие ВАХ слабых связей сверхпроводник - нормальный металл - сверхпроводник. Предложена модель, позволяющая описать ВАХ контактов на микротрещине с непосредственной проводимостью в поликристаллических ВТСП, исследовать природу межкристаллитных границ и процессы в них, сопровождающие протекание тока. Впервые в композитах Уо^^ио^ВагСизО? + BaPbi.xSnxC>3 исследован кроссовер от "чистого" к "грязному" пределу. Сделаны предложения по практическому применению исследованных материалов как активных элементов ограничителей тока короткого замыкания и как датчиков слабых магнитных полей, основанных на эффекте магнитосопротивления.

Структура диссертации

В первой главе (п. 1.1) проведен обзор теоретических работ, посвященных исследованию ВАХ, особенностей протекания тока и соответствующим физическим процессам в слабых связях сверхпроводник - нормальный металл -сверхпроводник.

В п. 1.2 проведен обзор экспериментальных работ, в которых исследуются транспортные свойства сверхпроводящих слабых связей (одиночных переходов, регулярных мультиструктур и статистических сетей слабых связей) как на основе НТСП, так и на основе ВТСП.

В конце обзора дана постановка задачи.

Во второй главе описаны синтез и экспериментальные методики измерения транспортных характеристик поликристаллических гетерогенных ВТСП при различных температурах, основанные на стандартном 4-х зондовом методе. К транспортным характеристикам относятся плотность критического тока, электросопротивление, вольт-амперные характеристики.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования транспортных свойств композитов Yo.75Luo.25Ba2Cu307 + ВаРЬ03. Проведен анализ применимости существующих теорий к описанию полученных экспериментальных данных. Произведено сравнение экспериментальных ВАХ с теоретическими кривыми, полученными в рамках теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского. Продемонстрировано согласие между экспериментальными и теоретическими ВАХ.

В четвертой главе приведены результаты исследования транспортных свойств контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Yo.75Luo.25Ba2Cu307 и Lai.85Sro.i5Cu04. Предложена модель, позволяющая воспроизвести экспериментальные характеристики. Анализ полученных результатов проведен в рамках теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

В пятой главе приведены результаты исследования транспортных свойств композитов Yo.75Luo.25Ba2Cu307 + BaPbj.xSnxC>3 с различным содержанием ингредиентов композита и различным содержанием олова в BaPbi.xSnx03. Исслеч дован кроссовер от "чистого" к "грязному" пределу в композитах, при увеличении содержания Sn. Исследовано изменение зависимостей R(T) в слабых магнитных полях для различных значений транспортного тока.

В заключении сформулированы основные выводы данной работы.

В приложении изложены аспекты применения ВТСП материалов как активных элементов ограничителей тока короткого замыкания, предложена конструкция ограничителя тока короткого замыкания, приведены результаты тестов созданного макета.

На защиту выносятся:

1. Результаты измерения ВАХ композитов из поликристаллического ВТСП (Yo.75Luo.25Ba2Cu307) и металлооксида (ВаРЬ03). Анализ полученных результатов в рамках теории Кюммеля-Гунзенхаймера-Никольского.

2. Результаты исследования температурной эволюции ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Yo.75Luo.25Ba2Cu307 и La1.85Sro.15Cu04. Анализ полученных результатов в рамках теории Кюмме-ля-Гунзенхаймера-Никольского.

3. Результаты исследования зависимостей сопротивления от температуры композитов Yo.TsLuojsBazCuaO; + BaPbi.xSnx03 для различного содержания ингредиентов композита и различного содержания олова в BaPbi.xSnx03.

Апробация. Материалы диссертации были представлены на международных конференциях: 5 International Workshop «High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering (MSU-HTSC -V)», Moscow, March 24-29, 1998; 3th International Conference on New Theories, Discoveries, and Applications of Superconductors and Related Materials (New3SC-3), Honolulu, Hawaii, USA, January 15-19, 2001; XVIII международная школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники", Москва, 24-28 июня, 2002; VI-bilateral Russian-German symposium "Physics and chemistry of advanced materials", Новосибирск, 18-27 августа, 2002; 7th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S-Rio), Rio de Janeiro, Brazil, May 25-30, 2003, а также на XXXIII совещании по физике низких температур, Екатеринбург, 17-20 июня, 2003.

Основные результаты, полученные в диссертации в ходе исследования транспортных свойств контактов на ВТСП, можно сформулировать следующим образом.

1. Синтезированы композиты Y0.75Lu0.25Ba2Cu3O7 + ВаРЬОз, моделирующие сеть слабых S-N-S связей. Измерена ВАХ объемных образцов из этих материалов в режиме заданного тока при 4.2 К. Экспериментальная ВАХ обладает широкой гистерезисной особенностью, которая отражает наличие участка отрицательного дифференциального сопротивления.

В рамках теории КГН [46] вычислены теоретические ВАХ, воспроизводящие экспериментальные результаты, и достигнуто удовлетворительное согласие расчетных кривых с экспериментальными ВАХ при реальных значениях параметров материалов и геометрии слабых связей.

2. Исследована температурная эволюция ВАХ контактов на микротрещине в поликристаллических ВТСП Уо^Ьио^ВагСизО? и Lai.gsSro.isCuO^ На экспериментальных ВАХ контактов из таких ВТСП присутствует гистерезисная особенность и избыточный ток, указывающий на непосредственную проводимость "естественных" межкристаллитных границ. Кроме этого экспериментальные ВАХ контакта на микротрещине в Lai.85Sro.i5Cu04 демонстрируют ярко выраженную аркообразную особенность. Показано, что вид ВАХ, существование и форма аркообразных особенностей и гистерезиса определяются соотношением числа длинных и коротких межкристаллитных границ в исследуемых поликристаллических ВТСП. Достигнуто удовлетворительное совпадение рассчитанных в рамках теории КГН кривых с экспериментальными ВАХ в температурном диапазоне от 4.2 К до Тс, что позволило оценить эффективную протяженность "естественных" межкристаллитных границ в поликристаллических ВТСП: d~ 1.5+8 А для УолзЬио^ВагСизОу и d~ 2+6 А для Lai.85Sro.i5Cu04.

Таким образом показано, что теория КГН, рассматривающая андреевское отражение как основной физический процесс, формирующий ВАХ со всеми ее характерными особенностями, позволяет описать транспорт тока как через "искусственные", так и через "естественные" границы с непосредственной проводимостью, разделяющие ВТСП кристаллиты.

4. Синтезированы композиты Уо.75Ьио.25Ва2Сиз07 + BaPbi.xSnt03, моделирующие сеть S-N-S связей. Исследованы зависимости R(T) этих материалов и их эволюция в слабых магнитных полях для различных значений транспортного тока.

В композитах Уо^ио^ВагСизО; + BaPbi^Snx03 реализуется кроссовер от "чистого" (/ » d) к "грязному" (/« d) пределу, при увеличении содержания Sn в BaPbKvSnx03.

Исследованные композиты Уо^Ьчо^ВагСизО? + ВаРЬ^БПхОз обладают регулируемым магниторезистивным эффектом (более 3000 %) в слабых магнитных полях при Т = 77 К, что делает их привлекательным для возможного практического применения.

5. Исследованы аспекты практического применения исследуемых ВТСП материалов как активных элементов ограничителей тока. Показана важность учета перегрузок, возникающих в момент отключения ограничителя тока короткого замыкания, находящегося в активном режиме.

В заключение автор выражает огромную благодарность научному руководителю к.ф.-м.н. М.И. Петрову за постоянный интерес к работе. Автор благодарен академику К.С. Александрову, профессору С.Г. Овчинникову и профессору Р. Кюммелю (R. Kummel, Wurzburg Universitat, Institut fur Theoretische Physik und Astrophysik) за обсуждение результатов и полезные дискуссии, к.ф.-м.н. Д.А. Бадаеву и к.ф.-м.н. К.А. Шайхутдинову за помощь в проведении экспериментов и за постоянное обсуждение проводимых исследований, к.ф.-м.н. А.Д. Бадаеву за помощь в проведении магнитных измерений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Josephson B.D. Possible new effects in superconductive tunneling // Phys. Lett.- 1962. V. 1. - № 7. - P. 251-253.

2. Josephson B.D. Coupled superconductors // Rev. Mod. Phys. 1964. - V. 36. -№ 1.-P. 216-220.

3. Josephson B.D. The discovery of tunnelling supercurrents // Rev. Mod. Phys. -1974. V. 46. - № 2. - P. 251-254.

4. Likharev K.K. Superconducting weak links // Rev. Mod. Phys. 1979. - V. 51.- № l.-P. 101-159.

5. De Gennes P.G. Boundary effects in superconductors // Rev. Mod. Phys. -1964. V. 36. - № 1. - P. 225-237.

6. Werthamer N.R. Theory of the superconducting transition temperature and energy gap function of superposed metal films // Phys. Rev. 1963. - V. 132. -№ 6. - P. 2440-2445.

7. Де Жен П. Сверхпроводимость металлов и сплавов. М.: Мир. - 1968. -280 с.

8. Андреев А.Ф. Теплопроводность промежуточного состояния сверхпроводников//ЖЭТФ. 1964. - Т. 46.-№ 5. - С. 1823-1827.

9. Jacobs A., Ktimmel R. Dynamics of conversion of supercurrents into normal currents and vice versa // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 104515 (7 p.).

10. Андреев А.Ф. Электронный спектр промежуточного состояния сверхпроводников // ЖЭТФ. 1965. - Т. 49. - № 2. - С. 655-660.

11. Gunsenheimer U., Schussler U., Kummel R. Symmetry breaking, off-diagonal scattering, and Josephson currents in mesoscopic weak links // Phys. Rev. B. -1994. V. 49. - № 9. - P. 6111-6125.

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

13. Kroemer Н. Quasiparticle dynamics in ballistic weak links under weak voltage bias: an elementary treatment // Superlattices and Microstructures. 1999. -V. 25.-№5/6,-p. 877-889.

14. Шмидт B.B. Введение в физику сверхпроводников. М.: Наука. - 1982. -240 с.

15. Кулик И.О., Мицай Ю.Н. Влияние примесей на ток Джозефсона в SNS -контактах//ФНТ.- 1975.-Т. 1.-№7.-С. 906-913.

16. McCumber D.E. Effect of ас impedance on dc voltage current characteristics of superconductor weak - link junctions // J. Appl. Phys. - 1968. - V. 39. -№ 7. - P. 3113-3118.

17. Saitoh K., Ishimaru I., Fuke H., Enomoto Y. A model analysis for current-voltage characteristics of superconducting weak links // Jpn. J. Appl. Phys. -1997. V. 36. - № ЗА. - P. L272-L275.

18. Seed R.G., Vittoria C., Widom A. Excess current in shunted Josephson weak links // J. Appl. Phys. 1994. - V. 75. - № 12. - P. 8195-8197.

19. Асламазов Л.Г., Ларкин А.И. Эффект Джозефсона в точечных сверхпроводящих контактах // Письма в ЖЭТФ. 1969. - Т. 9. - № 2. - С. 150-154.

20. Асламазов Л .Г., Ларкин А.И. Эффект Джозефсона в широких сверхпроводящих контактах // ЖЭТФ. 1975. - Т. 68. - № 2. - С. 766-775.

21. Асламазов Л.Г., Ларкин А.И. Сверхпроводящие контакты с неравновесной функцией распределения электронов // ЖЭТФ. 1976. - Т. 70. - № 4. -С. 1340-1349.

22. Голуб А.А. Динамические свойства коротких сверхпроводящих нитей // ЖЭТФ. 1976. - Т. 71. - № 1. - С. 341 -347.

23. Иванченко Ю.М., Зильберман JI.A. Разрушение тока Джозефсона флук-туациями // Письма ЖЭТФ. 1968. - Т. 8. - № 4. - С. 189-192.

24. Ambegaokar V., Galperin B.J. Voltage due to thermal noise in the dc Josephson effect // Phys. Rev. Lett. 1969. - V. 22. - № 25. - P. 1364-1366.

25. Anderson P.W., Dayem A.H. Radio-Frequency Effects in Superconducting Thin Film Bridges // Phys. Rev. Lett. 1964. - V. 13. - № 6. - P. 195-197.

26. Guthmann C., Maurer J., Belin M., Bok J., Libchaber A. Dynamic behavior of superconducting microbridges // Phys. Rev. B. 1975. - V. 11. - № 5. -P. 1909-1913.

27. Tinkham M. Resistive transition of high-temperature superconductors // Phys. Rev. Lett.- 1988.-V. 61.-№ 14.-P. 1658-1661.

28. Landau I.L., Ott H.R. Vortex motion in high-temperature superconductors // Phys. Rev. B. 2002. - V. 65. - P. 064511 (6 p.).

29. Sajeev John, Lubensky T.C. Phase transitions in a disordered granular superconductor near percolation // Phys. Rev. B. 1986. - V. 34. - № 7. -P. 4815-4825.

30. Deutscher D., Miiller K.A. Origin of superconductive glassy state and extrinsic critical currents in high-Tc oxides // Phys. Rev. Lett. 1987. - V. 59. - № 15. -P. 1745-1747.

31. Gurevich A.V., Mints R.G. Self-heating in normal metals and superconductors // Rev. Mod. Phys. 1987. - V. 59. - № 4. - P. 941-999.

32. Klapwijk T.M., Blonder G.E., Tinkham M. Explanation of subharmonic energy gap structure in superconducting contacts // Physica B. 1982. - V. 109-110. -P. 1657-1664.

33. Kummel R. Quasiparticle scattering and current-voltage characteristics of superconductor-normal-superconductor film structures // Phys. Rev. B. 1977. -V. 16.-№5.-P. 1979-1995.

34. 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. B. 1982. - V. 25. - № 7. -P. 4515-4532.

35. Артеменко C.H., Волков А.Ф., Зайцев A.B. Теория нестационарного эффекта Джозефсона в коротких сверхпроводящих контактах // ЖЭТФ. -1979.-Т. 76,-№5.-С. 1816-1833.

36. Зайцев А.В. Теория чистых коротких микромостиков S-c-S и S-c-N // ЖЭТФ. 1980. - Т. 78. - № 1. - С. 221-233.

37. Bardeen J., Johnson J.L. Josephson current flow in pure superconducting-normal-superconducting junctions // Phys. Rev. B. 1972. - V. 5. - № 1. -P. 72-78.

38. Furusaki A., Tsukada M. Current-carrying states in Josephson junctions // Phys. Rev. B. 1991. - V. 43. - № 13. - P. 10164-10169.

39. Octavio M., Tinkham M., Blonder G.E., Klapwijk T.M.K. Subharmonic energy-gap structure in superconducting constrictions // Phys. Rev. B. 1983. -V. 27. -№ 11.-P. 6739-6746.

40. Flensberg К., Bindslev Hansen J., Octavio M. Subharmonic energy-gap structure in superconducting weak links // Phys. Rev. B. 1988. - V. 38. - № 13. -P. 8707-8711.

41. KUmmel R., Huckestein В., Nicolsky R. Negative differential conductivity in SNS-junctions: a test of pairing configurations in high-Tc superconductors // Sol. St. Commun.- 1988.-V. 65.-№ 12.-P. 1567-1571.

42. Kummel R., Gunsenheimer U., Nicolsky R. Andreev scattering of quasiparticle wave packets and current voltage characteristics of superconducting metallic weak links // Phys. Rev. B. 1990. - V. 42. - № 7. - P. 3992-4009.

43. Kummel R., Schussler U., Gunsenheimer U., Plehn H. Andreev scattering in weak links // Physica C. 1991. - V. 185-189. - P. 221-226.

44. Volkov A.F., Klapwijk T.M. Microscopic theory of superconducting contacts with insulating barriers // Phys. Lett. A. 1992. - V. 168. - P. 217-224.

45. Gunsenheimer U., Zaikin A.D. Ballistic charge transport in superconducting weak links // Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - № 9. - P. 6317-6331.

46. Golub A., Horovitz B. Multiple Andreev and elastic interface scattering in superconductor-normal-metal-superconductor junctions // Phys. Rev. B. 1994. -V. 50. - № 21. - P. 15882-15889.

47. Averin D., Bardas A. AC Josephson effect in a single quantum channel // Phys. Rev. Lett. 1995. - V. 75. - № 9. - P. 1831-1834.

48. Hurd M., Datta S., Bagwell P.F. Current-voltage relation for asymmetric ballistic superconducting junctions // Phys. Rev. B. 1996. - V. 54. - № 9. -P. 6557-6567.

49. Bratus' E.N., Shumeiko V.S., Bezuglyi E.V., Wendin G. DC-current transport and ac Josephson effect in quantum junctions at low voltage // Phys. Rev. B. -1997. V. 55. - № 18. - P. 12666-12677.

50. Bardas A., Averin D. Electron transport in mesoscopic disordered superconductor-normal-metal-superconductor junctions // Phys. Rev. B. 1997. - V. 56. -№ 14.-P. 8518-8521.

51. Jacobs A., Kummel R., Plehn H. Proximity effect, Andreev reflections, and charge transport in mesoscopic superconducting/semiconducting heterostruc-tures // Superlattices and Microstructures. 1999. - V. 25. - № 5/6. -P. 669-681.

52. Bezuglyi E.V., Bratus' E.N., Shumeiko V.S., Wendin G., Takayanagi H. Circuit theory of multiple Andreev reflections in diffusive SNS junctions: The incoherent case // Phys. Rev. B. 2000. - V. 62. - № 21. - P. 14439-14451.

53. Nicolsky R. Andreev reflections and critical currents in high Tc superconductors // Cryogenics. 1989. - V. 29. - № 3. - P. 388-391.

54. Куприянов М.Ю., Лихарев K.K. Эффект Джозефсона в высокотемпературных сверхпроводниках и структурах на их основе // УФН. 1991. - Т. 160. -№ 5.- С. 49-87.

55. Мейлихов Е.З. Структурные особенности ВТСП-керамик и их критический ток и вольт-амперная характеристика // УФН. 1993. - Т. 163. - № 3. - С. 27-54.

56. Devereaux Т.Р., Fulde P. Multiple Andreev scattering in superconductor-normal metal-superconductor junctions as a test for anisotropic electron pairing //Phys. Rev. В. 1993.-V. 47.-№21.-P. 14638-14641.

57. Haslinger R., Joynt R. Theory of percolative conduction in polycrystalline high-temperature superconductors // Phys. Rev. B. 2000. - V. 61. - № 6. -P. 4206-4214.

58. Wacker O. -J., Kiimmel R., Gross E.K.U. Time-dependent density-functional theory for superconductors // Phys. Rev. Lett. 1994. - V. 73. - № 21. -P. 2915-2918.

59. Kiimmel R. Time-dependent Bogoliubov-de Gennes equations mean-field and density-functional theory // Physics and Applications of Mesoscopic Josephson Junctions, Ohta H., Ishii C. Eds., The Physical Society of Japan, Tokyo - 1999. -P. 19-37.

60. Meilikhov E., Gershanov Y. Percolation model of ceramic high-Tc superconductors. Critical current and current-voltage characteristic // Physica C. 1989. -V. 157.-P. 431-438.

61. Tsuei C.C., Kirtley J.R. Pairing symmetry in cuprate superconductors // Rev. Mod. Phys. 2000. - V. 72. - № 4. - P. 969-1016.

62. Свистунов B.M., Таренков В.Ю., Дьяченко А.И., Хатта И. Температурная зависимость энергетической щели в сверхпроводящем металлооксиде Bi2223 // Письма в ЖЭТФ. 2000. - Т. 71. - № 7. - С. 418-423.

63. Садовский М.В. Псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках // УФН. 2001. - Т. 171. - № 5. - С. 539-564.

64. Van Harlingen D.J. Phase-sensitive test of the symmetry of the pairing state in the high-temperature superconductors evidence for dx2.y2 symmetry // Rev. Mod. Phys. - 1995. - V. 67. - № 2. - P. 515-535.

65. Гавричков В.Л., Кузьмин Е.В., Овчинников С.Г. Электронная структура и симметрия параметра порядка высокотемпературных сверхпроводников // УФЫ. 2000. - Т. 170.-№2.-С. 189-192.

66. Гинзбург B.JI. Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра // УФН. 2000. - Т. 170. - № 6. - С. 619-630.

67. Максимов Е.Г. Проблема высокотемпературной сверпроводимости. Современное состояние//УФН. 2000. - Т. 170.-№ 10.-С. 1033-1061.

68. Zhao G. Identification of the bulk pairing symmetry in high-temperature superconductors: Evidence for an extended s wave with eight line nodes // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 024503 (10 p.).

69. Копаев Ю.В. Модели высокотемпературной сверхпроводимости // УФН. -2002.-Т. 172.-№6.-С. 712-715.

70. Pannetier В., Courtois Н. Andreev reflection and proximity effect // J. Low Temp. Phys. 2000. - V. 118. - № 5/6. - P. 599-615.

71. Крылов И.П., Шарвин Ю.В. Наблюдение "андреевского" отражения электронов на границе между нормальной и сверхпроводящей фазой с помощью радиочастотного размерного эффекта // Письма в ЖЭТФ. 1970. -Т. 12. -№2.-С. 102-105.

72. Божко С.И., Цой B.C., Яковлев С.Е. Наблюдение отражения Андреева при помощи поперечной фокусировки // Письма в ЖЭТФ. 1982. - Т. 36. -№4.-С. 123-126.

73. Benistant Р.А.М., van Kempen Н., Wyder P. Direct observation of Andreev reflection // Phys. Rev. B. 1983. - V. 51. - № 9. - P. 817-820.

74. Meissner H. Measurements on superconducting contacts // Phys. Rev. 1958. -V. 109.-№3.-P. 686-694.

75. Bindslev Hansen J., Lindelof P.E. Static and dynamic interactions between Josephson junctions // Rev. Mod. Phys. 1984. - V. 56. - № 3. - P. 431-459.

76. Mints R.G., Rakhmanov A.L. Critical state stability in type-II superconductors and superconducting-normal-metal composites // Rev. Mod. Phys. — 1981. — V. 53. -№3.- P. 551-592.

77. Губанков B.H., Кошелец В.П., Овсянников Г.А. Свойства джозефсонов-ских тонкопленочных микромостиков переменной толщины // ЖЭТФ. -1977. Т. 73. - № 4. - С. 1435-1444.

78. Flensberg К., Bindslev Hansen J. Subharmonic energy-gap structure and heating effects in superconducting niobium point contacts // Phys. Rev. B. 1989. -V. 40.-№ 13.-P. 8693-8699.

79. Taboryski R., Kutchinsky J., Bindslev Hansen J., Wildt M., Sorensen C.B., Lindelof P.E. Multiple Andreev reflections in diffusive SNS structures // Super-lattices and Microstructures. 1999. - V. 25. - № 5/6. - P. 829-837.

80. Octavio M., Skocpol W.J., Tinkham M. Subharmonic energy-gap structure in superconducting constrictions // Phys. Rev. B. 1978. - V. 17. - № 1. -P. 159-169.

81. Губанков B.H., Кошелец В.П., Овсянников Г.А. Когерентные эффекты в сверхпроводящих мостиках переменной толщины // ЖЭТФ. 1976. -Т. 71. - № 1.-С. 348-358.

82. Губанков В.Н., Кошелец В.П., Овсянников Г.А. Избыточный ток в сверхпроводящих микромостиках переменной толщины // ФНТ. — 1981. — Т. 7. -№ 3. С. 277-280.

83. Clarke J. Finite-voltage behavior of lead-copper-lead junctions // Phys. Rev. B. 1971. - V. 4. - № 9. - P. 2963-2977.

84. Бондаренко С.И., Дмитриенко И.М., Баланов Е.И. Сверхпроводящие точечные контакты сверхпроводник нормальный металл - сверхпроводник //ФТТ.- 1970.-Т. 12.-№5.-С. 1417-1422.

85. Warlaumont J., Brown J.C., Buhrman R.A. Response times and low-voltage behavior of SNS microbridges // Appl. Phys. Lett. 1979. - V. 34. - № 6. -P. 415-418.

86. Van Dover R.B., De Lozanne A., Howard R.E., McLean W.L., Beasley M.R. Refractory-superconductor S-N-S microbridges // Appl. Phys. Lett. 1980. -V. 37.-№9.-P. 838-840.

87. Baturina T.I., Kvon Z.D., Plotnikov A.E., Donaton R., Baklanov M.R. Diffusive single and multiply connected SNS systems with high-transparent interfaces // Usp.Fiz.Nauk (Suppl.). 2001. - V. 171. - № 10. - P. 91-94.

88. Baturina T.I., Kvon Z.D., Plotnikov A.E. Two-dimensional array of diffusive SNS junctions with high-transparent interfaces // Phys. Rev. B. 2001. - V. 63. -P. 180503 (4 p.).

89. Hilgenkamp H., Mannhart J. Grain boundaries in high-rc superconductors // Rev. Mod. Phys. 2002. - V. 74. - № 2. - P. 485-549.

90. Бадаев Д.А. Экспериментальное исследование транспортных свойств гетерогенных ВТСП с межкристаллитными границами непосредственной проводимости // Диссертация на соискание степени к.ф.-м.н. 1996. -Красноярск. - ИФ СО РАН. - 127 с.

91. 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 YiBa2Cu307.5 // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 60. -№ 16.-P. 1653-1656.

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

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

94. Крайцберг A.M. Высокотемпературные сверхпроводники: новое поле деятельности для электрохимиков. // СФХТ. 1991. - Т. 4. - № 3. -С. 414-432.

95. Gao J., Boguslavskij Y.M., Klopman B.B.G., Terpstra D., Wijbrans R., Ger-ritsmaG.J., Rogalla H. УВагСизОу/Уо.бРгодВагСизОу/УВагСизСЪ Josephson ramp junctions // J. Appl. Phys. 1992. - V. 72. - № 2. - P. 575-583.

96. Bode M., Grove M., Siegel M., Braginski A.I. Superconductor-normal-superconductor step-edge junctions with Au barriers // J. Appl. Phys. 1996. -V. 80. -№ 11.-P. 6378-6384.

97. Antognazza L., Berkowitz S.J., Geballe Т.Н., Char K. Proximity effect in YBa2Cu307.5 / YBa2(Cui.xCox)07.5 / YBa2Cu307.5 junctions: From the clean limit to the dirty limit with pair breaking // Phys. Rev. B. 1995. - V. 51. -№ 13.-P. 8560-8563.

98. Antognazza L., Moeckly B.H., Geballe Т.Н., Char K. Properties of high-Tc Josephson junctions with Y0.7Ca0.3Ba2Cu3O7.s barrier layers // Phys. Rev. B. -1995. V. 52. - № 6. - P. 4559-4567.

99. Smilde H.J.H., Hilgenkamp H., Gerritsma G.J., Blank D.H.A., Rogalla H. Realization and properties of ramp-type YBa2Cu307.d/Au/Nb junctions // Physica C. 2001. - V. 350. - P. 269-275.

100. Аматуни Л.Э., Ахумян A.A., Константинян К.И., Мартиросян P.M., Овсянников Г.А. Движение вихрей в мостиковых структурах из высокотемпературных сверхпроводников // Письма в ЖЭТФ. 1989. - Т. 49. - № 10. -С. 559-562.

101. Pogrebnyakov A.V., Levinsen М.Т., Sheng Y.-Q., Freltofl Т. Subharmonic gap structure in the characteristics of YBa2Cu307.x microbridges // Phys. Lett. A. -1996. V. 213. - № 5-6. - P. 303-307.

102. Pereira L.A.A., Nobrega M.C.S., Soares V., Nicolsky R. Current-voltage characteristics of melt-textured YBCO microbridges // Physica C. 2000. -V. 341-348.-P. 1485-1486.

103. De Waele А.Т.А.М., Smokers R.T.M., Van der Heijden R.W., Kadowaki K., Huang Y.K., Van Sprang M., Menovsky A.A. Macroscopic quantum phenomena in high-rc superconducting material // Phys. Rev. B. 1987. - V. 35. -№ 16.-P. 8858-8860.

104. Dimos D., Chaudhari P., Manhart J., LeGoues F.K. Orientation dependence of grain boundary critical currents in YBa2Cu307 bicrystals // Phys. Rev. Lett. -1988. V. 61. - № 2. - P. 219-222.

105. Manhart J., Chaudhary P., Dimos D., Tsuei C.C., McGuire T.R. Critical currents in 001. grains and across their tilt boundaries in YBa2Cu307 films // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 61. - № 21. - P. 2476-2479.

106. Zimmermann U., Abens S., Dikin D., Keck K., Wolf T. Multiple Andreev reflection in YBCO break-junctions // Physica B. 1996. - V. 218. - P. 205-208.

107. Gonnelli R.S., Calzolari A., Daghero D., Ummarino G.A., Stepanov V.A., Gi-unchi G., Ceresara S., Ripamonti G. Josephson effect in MgB2 break junctions // Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 87. - P. 097001 (4 p.).

108. Chu C.W., Ног P.H., Meng R.L., Gao L., Huang Z.J., Wang Y.Q. Evidence for superconductivity above 40 К in the La-Ba-Cu-0 compound system // Phys. Rev. Lett. 1987. - V. 58. - № 4. - P. 405-407.

109. Копчиков A.H. Вольт-амперные характеристики ВТСП. Модель сверхпроводящего стекла. // СФХТ. 1990. - Т. 3. - № 1. - С. 47-51.

110. 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. - V. 82. - № 6. - P. 453-456.

111. Петров М.И., Балаев Д.А., Хрусталев Б.П., Александров К.С. Композиты ВТСП + ВаРЬОз как сеть слабых S-N-S связей // СФХТ. 1995. - Т. 8. -№ 1. - С. 53-65.

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

113. Петров М.И., Балаев 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 Ba(Pb,Bi)03 // ФТТ. 1997. - Т. 39. - № 3. - С. 418-424.

114. Петров М.И., Балаев Д.А., Оспищев C.B., Александров К.С. Транспортные свойства композитов ВТСП + Ba(Pb,Met)03 в зависимости от электрических и магнитных свойств несверхпроводящих ингредиентов // ФТТ. -2000. Т. 42. - № 5. - С. 791-796.

115. Xiao G., 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. - V. 38. - № 1. - P. 776-779.

116. Calabrese J.J., Dubson M.A., Garland J.C. The critical current of Ag/YBa2Cu307.5 random bulk composites // J. Appl. Phys. 1992. - V. 72. -№ 7. - P. 2958-2963.

117. Koshy J., Panlose K.V., Jayaraj M.K., Damodaran A.D. Transport properties of the percolation system YBa2Cu307.s-YBa2Sn05.5 // Phys. Rev. B. 1993. -V. 47. - № 22. - P. 15304-15307.

118. Thomas J.K., Koshy J., Kurian J., Yadava Y.P., Damodaran A.D. Electrical transport and superconductivity in YBa2Cu307.5-YBa2Hf05.5 percolation system // J. Appl. Phys. 1994. - V. 76. - № 4. - P. 2376-2379.

119. Berling D., Loegel В., Mehdaoui A., Regnier S., Caranoni C. Investigation of intra- and intergranular coupling of ferroelectric-superconducting composites Pb2ScTa06- YBa2Cu307.8 // Supercond. Sci. Technol. 1998. - V. 11. -P. 1292-1299.

120. Шайхутдинов К.А. Экспериментальное исследование транспортных свойств гетерогенных ВТСП с межкристаллитными границами квазитуннельной проводимости // Диссертация на соискание степени к.ф.-м.н. -1999. Красноярск. - ИФ СО РАН. - 125 с.

121. Nojima H., Tsuchimoto S., Kataoka S. Galvanomagnetic effect of an Y-Ba-Cu-0 ceramic superconductor and its application to magnetic sensors // Jap. J. Appl. Phys. 1988. - V. 27. - № 5. - P. 746-750.

122. Dubson M.A., Herbet S.T, Calabrese J .J., Harris D.C., Patton B.R., Garland J.C. Non-Ohmic dissipative regime in the superconducting transition of polycrystalline YiBa2Cu30^ // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 60. - № 11.-P. 1061-1064.

123. Shifang S., YongZ., Guoqiang P., Daoqi Y., HanZ., Zuyao C., Yitai Q., Wei-yan K., Qirui Z. The behavior of negative magnetoresistance and hysteresis in YBa2Cu307.8 // Europhys. Lett. 1988. V. 6. - № 4. - P. 359-362.

124. Ohnuma Т., Kuroko Т., Ishii M. Current-controlled magnetic vector sensors of high Tc superconductors // Proc. of ISEC 89. - Tokio, Japan. - 1989. -P. 206-209.

125. Аронзон Б.А., Рершанов Ю.В., Мейлихов E.3., Шапиро В.Г. Влияние магнитного поля на вольт-амперную характеристику резистивного состояния керамики YBa2Cu306.9 вблизи перехода // СФХТ. 1989. - Т. 2. - № 10. -С.83-88.

126. Wright А.С., Zhang К., Erbil A. Dissipation mechanism in high-Tc granular superconductor: applicability of a phase-slip model // Phys. Rev. B. 1991. -V. 44. - № 2. - P. 863-866.

127. КопелевичЯ.В., Леманов В.В., Макаров В.В. Влияние слабых связей на электрические характеристики керамики У^агСизС^ Н ФТТ. 1990. -Т. 32.-№ 12.-С. 3613-3617.

128. Кузьмичев Н.Д. Критическое состояние среды Джозефсона // Письма в ЖЭТФ. 2001. - Т. 74. - № 5. - С. 291-295.

129. Pereira L.A.A., Luiz A.M., Nicolsky R. Fitting experimental current-voltage data using a simplified model for SNS junctions // Physica C. 1997. -V. 282-287. - P. 1529-1530.

130. Kitazava K., Katsui A., Toriumi A., Tanaka S. Normal and superconducting properties of single-crystalline BaPbi.xBixC>3 // Sol. St. Commun. 1984. -V. 52. - № 4. - P. 459-462.

131. Jung J., Isaak I., Mohamed M.A.-K. Effect of intergrain junctions and flux pinning on transport critical currents in УВа2Сиз07.5 granular superconductors // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48. - № 10. - P. 7226-7236.

132. Jung J., Mohamed M.A.-K., Isaak I. Josephson-flux depinning in granular YBa2Cu307 // Phys. Rev. B. 1994. - V. 49. - № 17. - P. 12188-12199.

133. 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. -V. 28.-P. 685-687.

134. Балаев А.Д., Бояршинов Ю.В., Карпенко М.М., Хрусталев Б.П. Автоматизированный вибрационный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом // ПТЭ. 1985. - Т. 3. - С. 167-168 (Полный текст: ВИНИТИ, № 69-85, деп., 32 е.).

135. Mamalis A.G., Ovchinnikov S.G., Petrov M.I., Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Gohfeld D.M., Kharlamova S.A., Vottea I.N. Composite materials on High-Гс Superconductors and BaPb03, Ag basis // Physica C. 2001. -V. 364-365.-P. 174-177.

136. Горьков Л.П., Копнин Н.Б. Высокотемпературные сверхпроводники с точки зрения эксперимента//УФН. 1988.-Т. 156.-№ 1.-С. 117-135.

137. Шарвин И.В. Об одном возможном методе исследования поверхности Ферми // ЖЭТФ. 1965. - Т. 48. - № 3. - С. 984-985.

138. Гинзберг Д.М. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников. М.: Мир. - 1990. - 543 с.

139. Plehn Н., Gunsenheimer U., Kiimmel R. Subgap peak and Tomasch-McMillan-Anderson oscillations in the density of states of SNS bridges // J. Low Temp. Phys. 1991. - V. 83. - № 1/2. - P. 71-88.

140. Plehn H., Wacker O.-J., Kiimmel R. Electronic structure of superconducting multilayers // Phys. Rev. B. 1994. - V. 49. - № 17. - P. 12140-12150.

141. Петров М.И., Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Шайхутдинов К.А. Андреевское отражение в естественных границах Lai.85Sr0.i5CuO4 // ФТТ. 2003. -Т. 45.-№7.-С. 1164-1167.

142. Веревкин A.A., Ильин В.А., Эткин B.C. Особенности точечного джозефсоновского контакта из высокотемпературного сверхпроводника // СФХТ. 1989. - Т. 2. - № 9. - С. 128-131.

143. Benacka S., Strbik V., Chromik S., Adam R., Darula M., Gazi S. Mechanisms of critical current limitation in YBCO thin film structures // ФНТ. 1998. -T. 24.-№ 7.-C. 621-623.

144. Куприянов М.Ю. Стационарные свойства чистых SNS сэндвичей // ФНТ. -1981. Т. 7. - № 6. - С. 700-708.

145. Кулик И.О., Омельянчук А.Н. Свойства сверхпроводящих микромостиков в чистом пределе // ФНТ. 1977. - Т. 3. - № 7. с. 945-948.

146. Ambegaokar V., Baratoff A. Tunneling between superconductors // Phys. Rev. Lett. 1963. - V.10. - № 11. - P. 486-489.

147. Аминов Б.А., Брандт Н.Б., Тху Н.М., Пономарев Я.Г., Судаков М.В., Акимов А.И., Рошта JI., Фишер JI.M. Критический ток джозефсоновских контактов на микротрещинах на базе ВТСП // СФХТ. 1989. - Т. 2. - № 7. -С. 93-97.

148. 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. - Т. 41. - № 6. - С. 969-974.

149. Balaev D.A., Popkov S.I., Shaihutdinov К.A., Gohfeld D.M., Petrov M.I. Mag-netoresistivity in bulk HTSC-based composites // Theses of International Baikal scientific conference "Magnetic materials". Иркутск. - 21-24 сентября. -2001.-С. 88.

150. Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И. Композиты на основе ВТСП, как материалы, обладающие большим магнитосопротивлением в слабых магнитных полях // Письма в ЖТФ. 2001.- Т. 27. - № 22. - С. 45-51.

151. БалаевД.А., Шайхутдинов K.A., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Петров М.И. Магниторезистивные свойства композитов Y3/4Lui/4Ba2Cu307 + BaPb,.xSnx03 (х = 0, 0.25) // ФММ. 2003. - Т. 96. - № 6. - С. 1-9.