Исследование эффекта пиннинга на магнитных частицах в высокотемпературных сверхпроводниках и композитах на основе MgB2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ
|
Тогулев, Павел Николаевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Казань
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2008
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.11
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Тогулев Павел Николаер""
ииЗДДТЗБЬ
Исследование эффекта пиннинга на магнитных частицах в высокотемпературных сверхпроводниках и композитах на основе
МдВ2.
01.04.11 - физика магнитных явлений
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
з О СЕН 2008
Казань 2008 г.
003447366
Работа выполнена в лаборатории физики перспективных материалов Казанского физико-технического института им Е К Завойского КазНЦ РАН
Научный руководитель доктор физико-математических наук, старший научнь
сотрудник Сулейманов Наиль Муратович
Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор
Тагиров Мурат Салихович
доктор физико-математических наук, професс Матухин Вадим Леонидович
Ведущая организация Физический институт им П Н Лебедева, (г. Москва)
1 30
Защита состоится «10» октября 2008 г в 14 на заседании совета по защите докторских
кандидатских диссертаций Д 002.191 01 при Казанском физико-техническом институте и
Е К Завойского КазНЦ РАН
420029, Казань, Сибирский Тракт, 10/7
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского физико-технического института им Е К. Завойского КазНЦ РАН
Автореферат разослан «10» сентября 2008 г
Ученый секретарь , ,
диссертационного совета /// Шакирзянов М М
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Одним из наиболее существенных барьеров для развития применений высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и МдВ2, является низкая плотность критического тока этих материалов И хотя было установлено, что монокристаллические образцы этих соединений характеризуются большими значениями плотности критического тока, чем поликристаллические, тем не менее, с точки зрения приложений, максимальный интерес вызывают поликристаллические материалы, в силу их технологичности и простоты в изготовлении Особенно это касается МдВ2, для которого разработана технология «порошок в трубе», успешно использующаяся для получения сверхпроводящих проволок [1] Несмотря на то, что с помощью различных технологических ухищрений поликристаллические материалы удалось приблизить к монокристаллам, тем не менее, проблема сверхпроводящего транспорта имеет еще один существенный аспект, связанный с тем, что вихревая решетка, возникающая в сверхпроводнике второго рода в присутствии магнитного поля, создает сопротивление току сверхпроводящих электронов, если они не захватываются на дефектах - центрах пиннинга Исследованию пиннинга на дефектах различной физической природы в сверхпроводниках второго рода посвящено большое количество работ Как оказалось, эффективными центрами пиннинга в сверхпроводнике являются области, в которых сверхпроводящий параметр порядка подавлен Такие области возникают в местах структурных дефектов или там, где локально образуются нарушения химического состава материала Обнаружено, что наиболее эффективными являются колонноподобные дефекты, которые захватывают вихрь по всей длине.
С другой стороны Абрикосовский вихрь, по сути являющийся квантом магнитного потока в сверхпроводнике второго рода, должен взаимодействовать с магнитными образованиями, находящимися как внутри сверхпроводника, так и вблизи его поверхности, на расстояниях где сохраняется структура вихревой решетки. Таким образом, вместо захвата несверхпроводящего ядра вихря, возможно запиннинговать его магнитный момент Соответственно, существует возможность увеличения плотности критического тока путем создания центров пиннинга, обладающих магнитным моментом Эта идея впервые была исследована в 60-х годах Было
обнаружено увеличение гистерезиса намагниченности в инщиево-ртутно сверхпроводнике после создания магнитных частиц, что указывает на возрастай плотности критического тока [2] Таким образом, было показано, что магнитны частицы могут являться эффективными центрами пиннинга Однако, весьма умеет вопрос о сравнении силы пиннинга несверхпроводящим немагнитным дефектом несверхпроводящим дефектом, обладающим намагниченностью. Теоретичес показано, что в случае заполнения столбчатого цилиндрического дефе бесконечной длины магнетиком возникает новый механизм пиннинга, обусловленны взаимодействием неоднородного магнитного поля вихря с магнитными моментам дефекта по всему его объему Численные расчеты, проведенные с характерными д ВТСП параметрами, показали, что для намагниченного цилиндра сила пиннинга н только увеличивается за счет магнитного вклада, но и радиус ее действия становит значительно больше [3] Еще одним достоинством магнитного пиннинга являет возможность захвата нескольких вихрей одним центром пиннинга
Создание магнитных центров пиннинга в объемном сверхпроводнике представля собой сложную технологическую задачу Так, например, замещение меди УВа2(СиодАо1)з07 атомами обладающими магнитным моментом приводит существенному снижению температуры сверхпроводящего перехода (Тс) [4] попытки введения магнитных примесей в диборид магния в процессе синтез оказались безуспешными в связи с высокой реакционной способностью магния Сто отметить, что существует всего несколько экспериментальных работ, в которы исследовался эффект пиннинга на магнитных частицах в ВТСП [5-7] и диборид магния [8] Таким образом, разработка способов создания в сверхпроводнике центро пиннинга, обладающих магнитным моментом является актуальной задачей физик сверхпроводимости
Актуальность выбранной тематики подтверждается тем, что настоящая работ поддержана фондом РФФИ, проект 99-02-18064-а (1999-2001), а результаты работ легли в основу проекта РФФИ 08-08-12175-офи (2008)
Целью работы являлось исследование эффекта магнитного пиннинга высокотемпературных сверхпроводниках, и композитах на основе диборида магния
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решалис следующие задачи'
Изучение пиннинга вихрей в тонких монокристаллических слоях В|25г2СаСи2Ох и пленках УВа2Си307 путем создания в них магнитных дефектов
Исследование эффектов пиннинга в порошковых композитах, приготовленных из сверхпроводящего диборида магния и немагнитного титана, и магнитных никеля и кобальта
Подход, использованный для реализации поставленной цели, основан на комплексном сочетании экспериментов по созданию магнитных дефектов в высокотемпературных сверхпроводниках и сверхпроводящих композитах на основе диборида магния, исследовании их магнитных характеристик, температурной зависимости линии необратимости и установлении корреляции между их магнитным состоянием и эффективностью пиннинга
Научная новизна
- Разработана методика создания методом ионной имплантации магнитных центров пиннинга в тонких слоях ВТСП материалов В монокристаллах В|25г2СаСи208 магнитные частицы формировались непосредственно в сверхпроводнике В экспериментах с иттриевыми образцами магнитные частицы железа формировались отдельно в пленках БЮг, которые затем накладывались на поверхность тонкой пленки УВа2Си307 и исследования проводились на составной композитной структуре
- Обнаружен эффект усиления пиннинга в висмутовых и иттриевых ВТСП материалах поверхностными магнитными частицами
- Предложен и апробирован метод создания сверхпроводящих композитов на основе диборида магния и немагнитного титана, а также, магнитных никеля и кобальта Измерены температурные зависимости ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения синтезированных композитов В композитах МдВ2-Т| и МдВ2-1\|| обнаружено возрастание гистерезиса микроволнового поглощения, что связано с усилением пиннинга Установлено, что основной вклад в усиление пиннинга в композитах МдВ2-№ связан с магнитными свойствами частиц никеля
Научная и практическая значимость работы
Полученные результаты имеют фундаментальный характер и практическую значимость, и могут быть применены для улучшения токонесущих свойств сверхпроводящих проводов Предложенный метод прост, дешев и может быть
использован в рамках уже существующих технологий приготовлени сверхпроводящих проводов по технологии «порошок-в-трубке» На защиту выносятся следующие положения:
1. Методом ионной имплантации в приповерхностном слое сверхпроводящи кристаллов В|28г2СаСи208 созданы магнитные частицы железа Бесконтактны методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения исследован влияние созданных частиц на пиннинг вихревой решетки Обнаружен эффе усиления пиннинга в исследованной системе 2 Обнаружено усиление пиннинга в тонкой пленке высокотемпературног сверхпроводника УВа2Си307, на поверхность которого наложена тонкая непроводяща пленка ЗЮ2, содержащая магнитные наночастицы железа, сформированные методо ионной имплантации. Обнаружено возрастание потенциала пиннинга с увеличение дозы имплантированного в оксид кремния железа 3. Впервые синтезированы сверхпроводящие композиты на основе диоорида магни содержащие немагнитный титан, а также магнитные никель и кобальт Бесконтактны методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения исследован влияние созданных частиц на пиннинг в полученных композитах. В немагнитны композитах МдВ2-Т| и магнитных композитах МдВ2-Ы| обнаружено увеличение ширин петли гистерезиса микроволнового поглощения по сравнению с чистым диборидо магния на 25 и 125 % соответственно, обусловленное усилением пиннинга И сравнения результатов полученных на немагнитных и магнитных композита установлено, что основной вклад в усиление пиннинга в МдВ2-М| вносят магнитны свойства частиц
4 Предложен и апробирован метод создания сверхпроводящих композитов н основе диборида магния и порошков титана, никеля и кобальта Предложенный мето прост, дешев и может быть использован в рамках уже существующих технологи приготовления сверхпроводящих проводов по технологии «порошок-в-трубке» АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты диссертации отражены в 4 научны статьях, а также материалах и тезисах ниже перечисленных российских международных конференций
Молодежная научная школа «Новые аспекты применения магнитного резонанса (Казань 2000), Конференция молодых ученых КФТИ КНЦ РАН (Казань 2001
Ежегодная конференция КФТИ КНЦ РАН (Казань 2002), III Научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань 2003), Third European Conference on Vortex Matter in Superconductor (Crete, Greece, 2003), Международная конференция "Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena" (Kazan, 2004), Вторая международная конференция «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» (Москва ФИАН 2006)
Личный вклад автора в совместных результатах заключается в проведении экспериментальных исследований гистерезиса микроволнового поглощения, приготовлении сверхпроводящих композитов Автор участвовал в постановке задач и формулировке экспериментальных методов их решения, а также анализе и обсуждении полученных результатов и написании статей СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списков авторской и цитируемой литературы, содержащих 72 наименования Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, включая 22 рисунка
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении кратко обосновывается актуальность проблемы, научная и практическая значимость работы, формулируется цель исследований Первая глава диссертации представляет собой краткий обзор литературы по исследованию эффекта пиннинга в сверхпроводниках II рода на дефектах различной природы Во второй главе описаны основные положения и методика проведения измерений нерезонансного магнитно-модулированного микроволнового поглощения Одним из широко применяемых бесконтактных методов исследования сверхпроводников является нерезонансное магнитно-модулированное микроволновое поглощение (МВП), в котором ЭПР спектрометр используется для наблюдения МВП в сверхпроводниках Суть метода заключается в следующем при помещении сверхпроводника в СВЧ-резонатор и протяжке магнитного поля в прямом и обратном направлении, в присутствии модуляции магнитного поля, регистрируется так называемая петля гистерезиса МВП Типичная форма петли гистерезиса микроволнового поглощения представлена на рисунке 1
Теоретический анализ движения вихрей в тонкой пленке сверхпроводника по действием СВЧ в присутствии модуляции магнитного поля показал, что ширину петл гистерезиса можно записать в следующем виде [9]
1Р=/2
Ф,
/двд
>4 а
О
В
2 21
r¡ (ù
U
J,
О
в ~
V
J
V с
~CL С
где р - магнитная проницаемость, w - частота СВЧ, рп - сопротивление нормальном состоянии, а - расстояние между центрами пиннинга, Ф0 - кван магнитного потока, п - вязкость вихрей, В - напряженность магнитного поля, ВС2 напряженность магнитного поля при котором сверхпроводник переходит в нормально состояние, иР0 - потенциал пиннинга, J0 - ток вызванный протяжкой магнитного поля Jc -критический ток, K(Jo/Jc) меняется от 1 3 при Jo/Jc =0 до 1.9 при Jo/Jc =0 9
Как видно, ширина петли гистерезис
/Va/TVWV
2700
Н, Э
микроволнового поглощени
пропорциональна потенциалу пиннинга который характеризует сил взаимодействия вихревой линии центром пиннинга Таким образом проводя относительные измерени ширины петли гистерезиса до и поел
Рисунок 1 Типичная экспериментально создания дополнительных центре наблюдаемая- петля гистерезиса МВП. пиннинга в сверхпроводнике, можн Образец - тонкая пленка УВа2Сиз07, получить информацию об и температура 40 К. эффективности
Измерения микроволнового поглощения проводились на спектрометре ЭПР "BER 418S" фирмы "Bruker" Спектрометр имеет следующие характеристики чувствительность - 5*101° спин/Гс, диапазон рабочих частот - 9 2-9 7 ГГц Спектрометр оснащен прямоугольным резонатором типа TE2oi Добротност ненагруженного резонатора - 5000, подводимая к нему мощность меняется пределах от 1 до 250 мВт Частота модуляции - 100 кГЦ с максимальной амплитудо 10Э, внешнее магнитное поле может изменяться от 0 до 10 кЭ Регистрация сигнал осуществляется с помощью фазового детектора "Model 5209 Lock-ln Amplifier" фирмь Princeton Applied Research и записывается в цифровом виде на персонально
компьютере Для работы в широком диапазоне температур использовалась проточная система охлаждения образца Протяжка магнитного поля осуществлялась со скоростью 3,3 Э/сек Диапазон протяжки составлял 2600-2800 Э Изменение направления протяжки внешнего магнитного поля осуществлялось автоматически по достижении заданного значения магнитного поля
В третьей главе изложены результаты исследований пиннинга в ВТСП материалах поверхностными магнитными частицами, полученными методом ионной имплантации В случае ВТСП основное внимание было сосредоточено на исследовании влияния геометрических параметров дефектов на эффективность пиннинга Что же касается влияния электронного и магнитного факторов дефектов на эффективность пиннинга в высокотемпературных сверхпроводниках, то систематических исследований этого вопроса не имелось Одной из причин этого является сложность создания магнитных частиц в таких многокомпонентных соединениях В данной главе представлены
результаты исследования эффекта пиннинга в высокотемпературных сверхпроводниках на магнитных частицах полученных имплантацией ионов железа В случае монокристаллов В^ЭггСаСигОв магнитные центры пиннинга создавались имплантацией ионов железа непосредственно в сверхпроводник Висмутовые монокристаллы были приготовлены методом Бриджмана-Стокбаргера в Институте Экспериментальной Физики IV Университета г Рур (Бохум, Германия) Температура сверхпроводящего перехода составляла 84К Для проведения исследований были использованы монокристаллы размерами 3x2x01 мм Имплантация ионов железа с энергией 40 кэВ и дозой 6,6*1016 ион/см2 проводилась на ускорителе ИЛУ-3 С целью создания в образце магнитных частиц железа проводился послеимплантационный отжиг при температуре 600 С На рисунке 2 приведена температурная зависимость ширины петли гистерезиса для висмутового монокристалла, в который были имплантированы ионы железа Из рисунка 2 видно,
Рисунок 2 Температурная зависимость ширины петли гистерезиса
микроволнового поглощения исходного образца В|23г2СаСи208 (Ц и образца В^ЭггСаСигОв имплантированного ионами железа (•)
что ширина петли гистерезиса МВП сверхпроводящих монокристаллов Bi2Sr2CaCu20 после имплантации в них ионов железа и последующего отжига возрастает. Эт указывает на возрастание потенциала пиннинга, так как все задаваемы экспериментальные параметры при измерениях микроволнового поглощения исходном и обработанном образцах сохранялись постоянными Проведенные помощью программы TRIM (версия SRIM 98,01) оценки распределени имплантированных ионов и их глубины залегания показали, что максиму концентрации имплантированных ионов лежит на глубине несколько сот ангстре (200-400А), т.е фактически в приповерхностном слое образца
Несомненно, что поверхность сверхпроводника представляет собой потенциальны барьер для вихревых линий магнитного потока Это означает, что состояни поверхности и наличие дефектов на ней может играть существенную роль распределении и стабильности вихревой решетки В этой связи, возникл привлекательная идея изучения эффекта пиннинга поверхностными магнитным образованиями путем раздельного приготовления тонкого слоя сверхпроводника и непроводящей пленки, содержащей магнитные частицы, и простым наложением этой пленки на сверхпроводящую пленку Данная оригинальная идея привлекательна тем что в этом случае сверхпроводник не подвергается эффектам ионного облучения
существенно упрощается процес проведения исследований Такие измерения были проведены на тонко пленке высокотемпературног
сверхпроводника YBa2Cu307 на поверхност которой были наложены пленки Si02 с
Рисунок 3 Геометрия эксперимента с
композитной структурой. Сверхпроводящая сформированными в ней методом ионно
пленка (СП) с наложенной на нее имплантации магнитными частицами железа
непроводящей пленкой (И) содержащей Причем, пленки, содержащие магнитны
магнитные частицы (МЧ) Стрелкой указано частиць(1 ПОЛНОСТЬЮ закрывали поверхност
направление внешнего магнитного поля „ _
сверхпроводящей пленки. Геометри
эксперимента представлена на рисунке 3 Эффект наложения (композитные
структуры) исследовался с использованием тонкой (1000А) пленки
высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu307 размерами 4x7 мм,
н
, * . I • * I* •
и
авг^ %
500 А ,
* Г.
температурой сверхпроводящего перехода 88К, изготовленной методом магнетронного напыления на подложку А1203. Массив магнитных частиц формировался в приповерхностном слое пленки оксида кремния имплантацией ионов железа с энергией 40 кэВ. В результате имплантации образуются ферромагнитные
частицы железа размерами от 5 до 60 нанометров в зависимости от дозы облучения. Намагниченность частиц ориентирована параллельно поверхности пленки [10]. На рис.4 приведено электронно-микроскопическое изображение частиц Ре в вЮ2 (доза имплантации 1,2*1017 ион/см2). Были проведены измерения МВП в композитных образцах УВа2Си307 с наложенными пленками Э^Юг, имплантированными ионами Ре" дозами от 1.2 Ю16 ион/см2 до 31017 ион/см2. На рисунке 5 представлены температурные зависимости для тонкой пленки иттриевого сверхпроводника и системы, состоящей из той же сверхпроводящей пленки и пленки содержащей магнитные частицы, полученные ионной имплантацией.
В композитных системах, состоящих из сверхпроводника и непроводящей пленки Рисунок 5. Температурная зависимость содержащей магнитные частицы, наблюдается
«•:
Рисунок 4. Электронно-микроскопическое изображение участка пленки Э^'Ог, Имплантированной ионами Ре+дозой 1.21017 'ион.см2.
_ -Л-Л
ширины петли гистерезиса
микроволнового поглощения тонкой пленки УВа2Сиз07 и композитных образцов УВа2Си307 с наложенными пленками Э^ЭЮг, имплантированными ионами Ре* дозами: 1.2101® ион/см2 -(А),1.21017 ион/см2 - (□), 31017 ион/см2 -
увеличение ширины петли гистерезиса МВП, причем с ростом дозы облучения накладываемой пленки оксида кремния возрастает и ширина петли гистерезиса. Возникает резонный вопрос - чем вызвано увеличение ширины петли гистерезиса МВП в таких композитных структурах: наличием
гистерезиса МВП в частицах железа, наложением пленки оксида кремния на пленк УВа2Си307 или за счет взаимодействия магнитных частиц со сверхпроводником? Дл ответа на этот вопрос были проведены измерения МВП в пленках оксида кремни содержащих магнитные частицы Во всех исследованных пленках 8Ю2, содержащи магнитные частицы гистерезис МВП отсутствовал, следовательно, увеличени ширины петли гистерезиса МВП не связано непосредственно с частицами железа пленке оксида кремния Следовательно, наблюдаемое в композитной структур увеличение ширины петли гистерезиса МВП вызвано взаимодействием магнитны частиц и вихрей в сверхпроводящей пленке Также, на это указывает тот факт, что пр снятии пленки ЭЮг, содержащей магнитные частицы, наблюдалось то же значение что и на исходном образце.
Наряду с экспериментами с пленками, содержащими магнитные частицы полученные ионной имплантацией, были проведены измерения когда н сверхпроводник накладывались "сплошные" магнитные пленки, а именно пленк феррит-граната и пленки, вырезанные из гибкой магнитной дискеты Как оказалось, таких составных структурах наблюдается существенное уменьшение ширины петл гистерезиса, она становится даже меньше чем в самом сверхпроводнике. Эт указывает на важность размера частиц, их намагниченности и расстояния между ним на эффективность пиннинга в таких системах
В четвертой главе описана методика приготовления сверхпроводящих композито на основе диборида магния с немагнитным титаном и магнитными кобальтом никелем, представлены результаты исследований эффекта пиннинга в созданны композитах Одним из перспективных материалов с точки зрения инженерны сверхпроводящих применений в области температур жидкого водорода (20-30 является МдВ2 И хотя в МдВ2, межзеренные границы не столь сильно ограничиваю токонесущие свойства этого материала как в случае ВТСП, тем не менее, проблем межгранульных границ и недостаток собственных центров пиннинга в МдВ2 являютс одним из факторов, препятствующих широкому практическому использованию этог материала Возникает фундаментальная задача нахождения эффективных недорогих способов создания дополнительных центров пиннинга в порошкообразны сверхпроводящих материалах Особый интерес вызывают исследования свойст пиннинга в композитных системах, состоящих из сверхпроводящих частиц и части
материалов, различной физической природы проводников, магнетиков, сверхпроводников Заполнение границ между сверхпроводящими частицами веществом, способным улучшить контакт между гранулами, а также закрепить линии магнитного потока могло бы дать тот метод, который позволил бы не только преодолеть проблему межгранульных границ, но и создать дополнительные центры пиннинга на границе раздела сверхпроводника и выбранного материала В связи с этим, проведение систематического исследования влияния на пиннинг в сверхпроводящих композитах частиц, обладающих магнитным моментом, представляет значительный интерес, как для фундаментального понимания процессов взаимодействия между вихрями и магнитными центрами пиннинга, так и с точки зрения практических приложений, для повышения плотности критического тока в сверхпроводящих проводах
Порошок диборида магния использованный для приготовления композитов был синтезирован в институте им П Шеррера (PSI) (Виллиген, Швейцария) в лаборатории доктора К Цондера. Температура сверхпроводящего перехода исходного порошка составляла 39 К Для создания композитов использовались химически чистые порошки титана, никеля и кобальта Исходные порошки были просеяны через сито 50 мкм Механическим перемешиванием были приготовлены следующие композиты MgBrTi с содержанием титана 0,75, 1,5, 3 и 6 об % , МдВг-Со с содержанием кобальта 0 75, 1,5, 3, 6 и 15 об %, MgB2-Ni с содержанием никеля 0 75, 1,5, 3 и 7,5 об %
Процентное содержание определялось исходя из весовых долей и соотношения плотностей Полученные композиты были спрессованы в таблетки
Во всех приготовленных образцах было проведено исследование влияния состава композита на температуру
Содержание Со в композите МдВ2-Со, объемные % перехода
Рисунок 6 Зависимость температуры состояние,
сверхпроводящего перехода композитов сверхпровс МдВгСо от содержания кобальта
сверхпроводящего
измерялась по изменению магнитной
в
сверхпроводящее Температура перехода
восприимчивости на частоте 6 МГц Как оказалось Тс в композитах МдВ2-Т| н меняется В композитах МдВ2-М Тс также не менялась, а наблюдалос
незначительное уширение перехода увеличением содержания никеля композитах МдВ2-Со наблюдалос существенное уменьшение Тс На рисунке представлена зависимость температур сверхпроводящего перехода композито МдВ2-Со с различным содержание кобальта Как видно из рисунка, введени даже небольшого количества кобальт приводит к уменьшению температур сверхпроводящего перехода композитов Это указывает на подавлени сверхпроводимости в композите. Наиболе вероятно это вызвано болыио намагниченностью кобальта Эффект усиливался с ростом концентрации кобальта Измерения микроволнового поглощения проводились на спрессованных в таблетк образцах композитов Для прямого количественного сравнения экспериментальн полученных результатов использовались образцы одинаковой формы и массь Экспериментальные температурные зависимости ширины петли гистерезис микроволнового поглощения чистого МдВ2, а также композитов диборида магния титаном представлены на рисунке 7 Из рисунка видно, что введение 0,75 и 1, объемных % титана приводит к росту ширины петли гистерезиса микроволновог поглощения Это связано с усилением пиннинга Поскольку, свойства частиц диборид магния не меняются, логично предположить, что наблюдаемое увеличение ширин петли гистерезиса МВП связано с усилением межзеренного пиннинга При добавлени 1 5 объемных процента титана наблюдается максимальная ширина петли гистерезис МВП При дальнейшем увеличении объемной доли титана в композите наблюдает уменьшение ширины петли гистерезиса МВП В образце с 6% титана она становитс даже меньше, чем в чистом дибориде магния Это вызвано наличием дв конкурирующих процессов с одной стороны, увеличивая количеств
Рисунок 7. Температурная зависимость ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения образца чистого МдВ2 (■) и композитных образцов МдВ2-Т| с различным содержанием титана (Д)- 0,75 %, (&)-1,5%,(0)-3%, (V)- 6 %
несверхпроводящих частиц, мы создаем дополнительные центры пиннинга, однако, одновременно происходит уменьшение возможных путей протекания транспортных токов
Экспериментальные температурные
зависимости ширины петли гистерезиса
микроволнового поглощения чистого
МдВ2, а также композитов МдВ2-Ы| и
МдВ2-Со представлены на рис 8 Во всех
исследованных композитах на основе
порошков диборида магния и никеля
ширина петли гистерезиса МВП
превышает \Л/ чистого МдВ2 На рисунке 9
представлены зависимости ширины Рисунок 8 Температурная зависимость ширины
петли гистерезиса микроволнового
петли гистерезиса микроволнового поглощения
образца чистого МдВ2 (1) и композитных поглощения сверхпроводящих
образцов МдВ2-М: с различным содержанием композитов на основе диборида магния никеля (Д)- 0,75 %,(&)- 1,5 %, (V)- 7,5 %, и от концентрации несверхпроводящмх композитных образцов МдВ2-Со (*)- 0,75 %,(а)- ПрИмесей титана и никеля Как и в 1,5 %,(▼)-6%
композитах с титаном, наблюдается максимум ширины петли гистерезиса МВП. Следует отметить, что максимум наблюдается при той же доле несверхпроводящего материала (1 5 %) что и для композитов с титаном Можно сделать вывод, что данная концентрация несверхпроводящей примеси в композите является оптимальной для усиления пиннинга в поле 2500 эрстед При дальнейшем увеличении содержания никеля в композите происходит уменьшение ширины петли гистерезиса МВП Очевидно, ее уменьшение вызвано теми же причинами что и в композитах с титаном Однако, есть и существенное отличие - даже в композите с максимальным (7.5 объемных %) содержанием N1 ширина петли гистерезиса на 50 % больше чем для чистого диборида магния Это указывает на то, что наличие магнитного момента у никеля вносит основной вклад в усиление пиннинга в композите
Однако, наличие магнитного момента несверхпроводящей компоненть
композита может приводить и обратному эффекту. Наблюдаемое в всех композитах с кобальто уменьшение ширины петли гистерезис МВП может быть объяснено следующи образом Как показали эксперименты титаном, влияние на пиннинг добавлени трех и менее проценто несверхпроводника положительно, композитах с небольшим содержание кобальта (~ 1,5 объемных %) Тс меняете, слабо Наиболее вероятны представляется, что в образцах с содержанием кобальта менее 3 объемных 0 происходит подавление сверхпроводимости на границах между зернами вследстви большой величины намагниченности насыщения кобальта Таким образом, композитах МдВ2-Со наблюдается сигнал МВП от отдельных сверхпроводящих зере В композите с высоким содержанием кобальта (6 объемных %) наблюдается ка существенное уменьшение Тс, так и значительное уменьшение гистерезиса МВП Эт указывает на то, что происходит подавление сверхпроводимости, вызванно эффектом близости, уже внутри порошинок
Заключение
1 Бесконтактным методом магнитно-модулированного микроволнового поглощени исследовано влияние на пиннинг вихревой решетки в монокристаллах В|2Зг2СаСи2 магнитных частиц железа, созданных методом ионной имплантации Обнаруже эффект усиления пиннинга в исследованной системе
2 Исследованы композитные системы, состоящие из тонкой пленк высокотемпературного сверхпроводника УВа2Си307, на поверхность которог наложена тонкая непроводящая пленка Э|02, содержащая магнитные наночастиц железа, сформированные методом ионной имплантации Обнаружено возрастани
Рисунок 9 Зависимость ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения при температуре ЗОК от содержания титана (■) и никеля (•) в сверхпроводящих композитах на основе диборида магния
потенциала пиннинга с увеличением дозы имплантированного в оксид кремния железа
3 Синтезированы и исследованы сверхпроводящие композиты на основе диборида магния, содержащие магнитные частицы никеля и кобальта, а также аналогичные немагнитные частицы титана Из сравнения результатов полученных на немагнитных и магнитных композитах установлено, что основной вклад в усиление пиннинга в MgBrNi вносят магнитные свойства частиц
4 Предложенный метод создания сверхпроводящих композитов на основе диборида магния прост, дешев и может быть использован для создания контролируемым образом магнитных центров пиннинга для приготовления сверхпроводящих проводов по технологии «порошок-в-трубке» в рамках уже существующих технологий
Основное содержание диссертации опубликовано в работах:
А1 Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках / П Н Тогулев, В В. Базаров, И Б Хайбуллин, Н М Сулейманов // Физика низких температур - 2002.- Т 28,- С 360-364
А2 Strengthening of pinning by magnetic particles in high temperature superconductors / N M Suleimanov, P. N Togulev, V. V. Bazarov, I В Khaibullin // Physica С Superconductivity - 2004 - V 404 - P 363-366
A3 Togoulev P.N Pinning enhancement in MgB2-magnetic particles composites / PN Togoulev, N M. Suleimanov, К Conder // Physica C. Superconductivity.- 2006 - V 450 -P 45
A4 Togoulev P N Magnetic Pinning in High Temperature Superconductors and MgB2 Composites /Р N Togoulev, N M. Suleimanov // YBCO Superconductor Research Progress Editor. Li-Chun Liang - Nova Publishers, 2008 - Chapter 7 - P. 199-215
A5 Усиление пиннинга в тонкой пленке YBa2Cu307 при наложении непроводящей пленки с магнитными микрочастицами / П Н Тогулев, В В, Базаров, И Б Хайбуллин, Н М Сулейманов // Молодежная научная школа «Новые аспекты применения магнитного резонанса» - Казань - 2000 - С 102-105
А6 Усиление пиннинга в сверхпроводниках магнитными микрочастицами / П Н Тогулев, В В, Базаров, И Б Хайбуллин, Н М Сулейманов // Тезисы докладов конференции молодых ученых КФТИ КНЦ РАН - Казань -2001 - С.38-40
А7 Магнитные дефекты и пиннинг в высокотемпературных сверхпроводниках / П Тогулев, В В, Базаров, И Б Хайбуллин, Н М Сулейманов II Ежегодник КФТИ КН РАН - Казань - 2002 - С 141-144 А8 Усиление пиннинга в тонкой пленке YBa2Cu307 при наложении непроводяще пленки содержащей магнитные микрочастицы /ПН Тогулев, В В, Базаров, И Хайбуллин, Н М Сулейманов II Тезисы докладов III Научной конференции молоды ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанског государственного университета «Материалы и технологии XXI века» - Казань - 2003 С 86
А9 Suleimanov N М Magnetic pinning on nanoscaled ferromagnetic particles in cuprate and MgB2 studied by magnetically modulated microwave absorption technique / N Suleimanov, P.N Togoulev, VV. Bazarov // Тезисы Международной конференци "Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena" - Kazan 2004 - P.33
A10 Тогулев П.Н Исследование эффектов пиннинга в сверхпроводящих композита на основе диборида магния /П Н. Тогулев, Н М Сулейманов, К Цондер //Сборни трудов Второй международной конференции «Фундаментальные проблем высокотемпературной сверхпроводимости» - Москва.- 2006 - С 203-204
Список цитируемой литературы
1 Enhanced transport currents in Cu-sheathed MgB2 wires / M Eisterer, В A Glowacki, W Weber etal // Supercond Sci Tech-2002 - V 15 - P 1088-1091
2 Alden TH Magnetic pinning in type-ll superconductor I TH Alden, J D. Livingston Appl Phys Lett - V.8 -1966 - P 6-7
3 Кривенко С А Пиннинг вихревых линий столбчатыми магнитными дефектами сверхпроводнике II рода / С А Кривенко, Н М Сулейманов // ФНТ,- 2002 - Т 28,- С 35 359
4 Effect of transition-metal elements on the superconductivity of Y-Ba-Cu-0 I G Xiao, F Streitz, A Gavrin et al II Phys. Rev. В - 1987 - V 35 - P 8782-8784
5 Enhanced pinning in a magnetic-superconducting bilayer // A Garcia-Santiago, Sanchez, M Varela, J Tejada // Appl Phys Lett - 2000 - V 77 - P 2900-2902
Отпечатано в ООО «Печатный двор», г. Казань, ул Журналистов, 1/16, оф.207 тел 272-74-58, 541-76-41, 541-76-51. Лицензия ПД №7-0215 от 01,11,2001 г. Выдана Поволжским межрегиональным территориальным управлением МПТР РФ Подписано в печать 26.08.2008г. Усл. п л. 1,125 Заказ №К-6385 Тираж 100 экз Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Печать - ризография
Введение
Глава 1. Пиннинг и магнитные дефекты в высокотемпературных сверхпроводниках П-го рода.
Глава 2. Экспериментальная методика.
Глава 3. Исследование эффектов пиннинга на магнитных частицах железа в монокристаллах В128г2СаСи208 и тонких пленках УВа2Си307.
3.1 Исследование пиннинга вихревых линий на магнитных частицах, в монокристалле В128г2СаСи
3.2 Пиннинг вихревой решетки в составных структурах на основе УВа2Си307 и пленок содержащих магнитные частицы железа. 61 Заключение к главе
Глава 4. Пиннинг в сверхпроводящих композитах на основе МдВ2.
4.1 Приготовление композитов.
4.2 Исследование влияния состава композита на температуру перехода в сверхпроводящее состояние.
4.3 Исследование гистерезиса микроволнового поглощения и эффекта пиннига в композитах МдВ2-~П, МдВ2-№ и МдВ2-Со. 79 Заключение к главе 4 88 Заключение. 89 Список авторской литературы. 91 Список цитируемой литературы.
Одним из наиболее существенных барьеров для развития применений высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и МдВ2, является низкая плотность критического тока этих материалов. И хотя было установлено, что монокристаллические образцы этих соединений характеризуются большими значениями плотности критического тока чем поликристаллические, тем не менее, с точки зрения приложений, максимальный интерес вызывают поликристаллические материалы, в силу их технологичности и простоты в изготовлении. Особенно это касается МдВ2, для которого разработана технология «порошок в трубе», успешно использующаяся для получения сверхпроводящих проволок [1]. При этом, важное значение приобретает проблема контакта между гранулами при формировании определенного сверхпроводящего элемента из сверхпроводящих частиц. С точки зрения проводящих свойств, межзеренные границы являются звеньями одной цепи, определяющей эффективность токового транспорта в поликристаллах. Межзеренные границы, являются тем слабым звеном, которое ограничивает токонесущие свойства этих материалов. Средний размер сверхпроводящих зерен составляет, как правило, от 1 до 10 микрон. Сверхпроводящие зерна связаны между собой контактными областями, которые представляют собой тонкие, порядка нескольких ангстрем, слои. Именно эти слои являются тем узким местом, которое определяет малую величину плотности макроскопических токов в сверхпроводящих изделиях, изготовленных из поликристаллических сверхпроводящих материалов. Для их увеличения проводились работы по улучшению межзеренных связей и текстурированию, целью которых является создание параллельной ориентации базисных плоскостей зерен, для которых токонесущая способность максимальна. Так, для ВТСП материалов, достаточно высокие плотности критического тока в керамических образцах, были получены [2] на основе технологии частичного расплавления исходного материала с последующим медленным охлаждением. Полученные таким образом образцы, состояли из крупнозернистых, ориентированных поликристаллов, с практически идеально ориентированными слоями, параллельными базисной плоскости, со значениями плотности критического тока близкими к плотностям критического тока в монокристаллах. Как уже отмечалось, одним из перспективных материалов с точки зрения инженерных сверхпроводящих применений в области температур жидкого водорода (20-30 К), является МдВ2. Интересно отметить в этой связи, что развитие водородной энергетики, использующей различные технологии для хранения и транспортировки водорода (газообразный, жидкий и связанный водород) может привести к широкому использованию жидкого водорода, в том числе и для сверхпроводящих применений диборида магния. И хотя в МдВ2, межзеренные границы не столь сильно ограничивают токонесущие свойства этого материала как в случае ВТСП [3,4], тем не менее проблема межгранульных границ и недостаток собственных центров пиннинга в МдВ2 являются одним из факторов, препятствующих широкому практическому использованию этого материала. Для повышения плотности критического тока образцов МдВ2 использовался подход, который был развит для керамических ВТСП материалов. Массивные образцы, приготовленные из поликристаллов, подвергались спеканию при повышенных температурах (800-900° С) в атмосфере инертного газа при нормальном давлении [5,6]. Однако, критическая плотность тока полученных таким образом материалов, остается все же малой по сравнению с плотностью тока сверхпроводящих соединений со структурой А15: Nb3AI (Тс=17.5 К), Nb3Sn (Тс=18.0 К), вследствии плохого контакта между гранулами и недостатком собственных эффективных центров пиннинга в этих материалах. Использование спекания при высоком давлении [7,8], а также облучение протонами [9] позволяет улучшить межгранульные связи и пиннинг вихрей, однако в случае крупномасштабных применений, для получения сверхпроводящих проволок и лент, эти методы являются дорогостоящими. Таким образом, возникает фундаментальная задача нахождения эффективных и недорогих способов создания дополнительных центров пиннинга в порошкообразных сверхпроводящих материалах. Исследованию пиннинга на дефектах различной физической природы в сверхпроводниках второго рода посвящено большое количество работ. Эффективными центрами пиннинга в сверхпроводнике являются области в которых сверхпроводящий параметр порядка подавлен. Такие области возникают в местах структурных дефектов или там, где локально образуются нарушения химического состава основного материала. Одним из способов создания таких дефектов является облучение ВТСП материалов частицами высоких энергий: ионами [10], нейтронами [11], протонами [12]. В результате такого облучения в высокотемпературных сверхпроводниках возникают как случайно распределенные "точечные" дефекты, так и колонноподобные (columnar) дефекты, которые представляют собой линейные треки аморфизованного материала вдоль пути распространения частиц [13]. Дефекты имеющие хорошо развитую пространственную структуру, такие как колонноподобные или столбчатые дефекты, способны захватывать линии магнитного потока по всей длине, что усиливает пиннинг и его сопротивляемость тепловым флуктуациям. Для получения случайно ориентированных протяженных дефектов используется облучение высокоэнергетическими протонами, обладающими большой степенью рассеяния. Использование протонов имеет дополнительное преимущество в том, что глубина проникновения протонов на порядок величины больше чем у тяжелых ионов. С другой стороны, было установлено, что водород может быть введен в ВТСП материалы непосредственно из газовой фазы, при нагреве последнего в атмосфере водорода [14]. Развитие исследований в этом направлении привело к тому, что было найдено, что водород, введенный в ВТСП соединение химическим допированием, приводит к образованию в объеме сверхпроводящего материала несверхпроводящих областей, играющих роль дополнительных центров пиннинга и приводящих к возрастанию плотности внутригранульного критического тока [15]. Полученные таким образом дефекты отличаются от дефектов, создаваемых путем облучения частицами высоких энергий или возникающих в результате выделения другой фазы, поскольку кристаллическая структура в области локализации дефекта остается неизменной. Фактически, они представляют собой локальные образования, в которых электронные свойства отличаются от электронных свойств основного объема. В настоящее время, для объяснения механизма образования такого дефекта привлекается модель, в соответствии с которой внедренный атом водорода отдает свой электрон в сложившуюся структуру связей кристалла, в результате чего в объеме сверхпроводника образуется заряженная примесь-протон. Нейтрализация кулоновского потенциала протона носителями тока, приводит к уменьшению их плотности вблизи протона. Это в свою очередь, способствует усилению магнитных корреляций в системе спиновых моментов меди и возникновению магнитоупорядоченного состояния в этой области. Эксперименты методами вращения спина мюона (рЭР) и ядерного магнитного резонанса на наводороженных образцах УВа2Си307 и 1а1 хЗгхСиз04 ясно это показали [16,17]. В этой связи возникает вопрос о роли электронного и магнитного состояния дефектов, вводимых контролируемым образом в сверхпроводник, в механизме пиннинга силовых линий магнитного потока. В большинстве работ, при вычислениях силы пиннинга, в качестве дефекта рассматривалась дислокация, и рассчитывалось взаимодействие флюксона с полем напряжений дислокации. В случае ВТСП основное внимание было сосредоточено на исследовании влияния геометрических размеров дефектов на эффективность пиннинга. Вопрос о том, как отразится на силе пиннинга заполнение колонноподобного дефекта магнитным непроводящим веществом был теоретически исследован в работе [18]. Как было найдено, в этом случае возникает новый механизм пиннинга, обусловленный взаимодействием неоднородного магнитного поля вихря с магнитными моментами дефекта по всему его объему. Еще одним достоинством магнитного пиннинга является возможность захвата нескольких вихрей одним центром пиннинга [19]. Однако, большинство исследований магнитного пиннинга были проведены на низкотемпературных сверхпроводниках, см. например [20-21].
Таким образом, целью настоящей работы являлось исследование эффекта магнитного пиннинга в высокотемпературных сверхпроводниках, и композитах на основе диборида магния.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
Изучение пиннинга вихрей в тонких монокристаллических слоях Е^ЭггСаСигОх и пленках УВа2Сиз07 путем создания в них магнитных дефектов.
Исследование эффектов пиннинга в порошковых композитах, приготовленных из сверхпроводящего диборида магния и немагнитного титана, и магнитных никеля и кобальта.
Подход, использованный для реализации поставленной цели, основан на комплексном сочетании экспериментов по созданию магнитных дефектов в объеме высокотемпературного сверхпроводника, исследовании их магнитных характеристик, температурной зависимости линии необратимости и установлении корреляции между их магнитным состоянием и эффективностью пиннинга. Для контролируемого введения магнитных дефектов в высокотемпературные сверхпроводники использовались два метода. В первом случае, магнитные частицы создавались имплантацией ионов железа непосредственно в тонкие монокристаллы висмутового сверхпроводника. В другом случае, магнитные частицы создавались в пленке оксида кремния, которая затем накладывалась на пленку сверхпроводника УВа2Си307. Также, были проведены систематические исследования влияния магнитных частиц на пиннинг в сверхпроводящих композитах на основе диборида магния. Для этого были синтезированы сверхпроводящие композиты из порошка диборида магния и порошков немагнитного титана, магнитных кобальта и никеля.
Для исследования эффектов пиннинга во всех случаях использовался бесконтактный метод нерезонансного магнитно-модулированного микроволнового поглощения. Оценка эффективности созданных центров пиннинга определялась по изменению ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения.
В результате проведенных исследований были получены научные результаты новизна и практическая значимость которых состоит в следующем:
- Разработана методика создания методом ионной имплантации магнитных центров пиннинга в тонких слоях ВТСП материалов.
- Обнаружен эффект усиления пиннинга в висмутовых и иттриевых ВТСП материалах поверхностными магнитными частицами. В экспериментах с иттриевыми образцами магнитные частицы железа формировались отдельно в пленках ЭЮг, которые затем накладывались на поверхность тонкой пленки УВа2Сиз07 и исследования проводились на составной композитной структуре.
- Предложен и апробирован метод создания сверхпроводящих композитов на основе диборида магния и немагнитного титана, а также, магнитных никеля и кобальта. Измерены температурные зависимости ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения синтезированных композитов. В композитах МдВ2-"П и МдВ2-М1 обнаружено возрастание гистерезиса микроволнового поглощения, что связано с усилением пиннинга. Установлено, что основной вклад в усиление пиннинга в композитах МдВг-М связан с магнитными свойствами частиц никеля.
- Методика усиления пиннинга в композитах на основе диборида магния может быть применена для улучшения токонесущих свойств сверхпроводящих проводов изготовляемых по технологии «порошок-в-трубке» (ро\л/с!емп-ШЬе). Предложенный метод прост, дешев и может быть использован в рамках уже существующих технологий приготовления сверхпроводящих проводов по технологии «порошок-в-трубке».
Апробация
Основные результаты работы были представлены и обсуждены на следующих конференциях:
- Молодежная научная школа «Новые аспекты применения магнитного резонанса» Казань 2000
- Конференция молодых ученых КФТИ КНЦ РАН Казань 2001
- Ежегодная конференция КФТИ КНЦ РАН 2002
- Ill Научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» Казань 2003 (Работа отмечена Почетным дипломом)
- Third European Conference on Vortex Matter in Superconductor, Crete, Greece, 2003
- Международная конференция "Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena", Kazan, 2004
Вторая международная конференция «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» Москва ФИАН 2006 (Отмечена Почетной грамотой за лучший доклад)
Публикации
Основные результаты диссертации отражены в 4 статьях, а также материалах и тезисах вышеперечисленных конференций.
Личный вклад автора в совместные публикации заключается в следующем:
1. Участие в постановке задач и определении стратегии их решения.
2. Приготовление составных систем из сверхпроводящей пленки и пленок, содержащими магнитные частицы.
3. Проведение измерений ФМР для аттестации магнитных частиц.
4. Приготовление сверхпроводящих композитов на основе диборида магния.
5. Проведение измерений микроволнового поглощения в висмутовых монокристаллах, составных системах из сверхпроводящей пленки и пленок, содержащими магнитные частицы, сверхпроводящих композитах на основе диборида магния.
6. Анализ полученных результатов
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списков авторской и цитируемой литературы, содержащих 63 наименования. Работа изложена на 102 страницах машинописного
Основные результаты и выводы.
Бесконтактным методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения исследованы образцы сверхпроводящих кристаллов В128г2СаСи208, содержащих в приповерхностном слое магнитные частицы железа, полученные ионной имплантацией. Обнаружен эффект усиления пиннинга в исследованной системе. Обнаружено усиление пиннинга в тонкой пленке высокотемпературного сверхпроводника УВа2Си307, на поверхность которого наложена тонкая непроводящая пленка ЭЮ2, содержащая магнитные наночастицы железа, сформированные методом ионной имплантации. Обнаружено возрастание потенциала пиннинга с увеличением дозы имплантированного в оксид кремния железа. Исследованы сверхпроводящие композиты на основе диборида магния, содержащие немагнитный титан, а также магнитные никель и кобальт. В немагнитных композитах МдВ2-"П и магнитных композитах МдВ2-М обнаружено увеличение ширины петли гистерезиса микроволнового поглощения по сравнению с чистым диборидом магния на 25 и 125 % соответственно, обусловленное усилением пинннига. Из сравнения результатов полученных на немагнитных и магнитных композитах установлено, что основной вклад в усиление пиннинга в МдВ2-1М1 вносят магнитные свойства частиц.
Предложен и апробирован метод создания сверхпроводящих композитов на основе диборида магния и порошков титана, никеля и кобальта. Предложенный метод прост, дешев и может быть использован в рамках уже существующих технологий приготовления сверхпроводящих проводов по технологии « порошок-в-тру бке».
Список авторской литературы
А1. Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках / П.Н. Тогулев, В.В. Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Физика низких температур.- 2002.- Т.28.- С.360-364
А2. Strengthening of pinning by magnetic particles in high temperature superconductors / N. M. Suleimanov, P. N. Togulev, V. V. Bazarov, I. B. Khaibullin // Physica C: Superconductivity.- 2004.- V.404.- P.363-366
A3. Togoulev P.N. Pinning enhancement in MgB2-magnetic particles composites / P.N. Togoulev, N.M. Suleimanov, K. Conder // Physica C: Superconductivity.- 2006,- V.450.- P.45
A4. Togoulev P.N. Magnetic Pinning in High Temperature Superconductors and MgB2 Composites /P.N. Togoulev, N.M. Suleimanov // YBCO Superconductor Research Progress. Editor: Li-Chun Liang.- Nova Publishers, 2008.- Chapter 7.- P.199-215.
A5. Усиление пиннинга в тонкой пленке УВа2Си307 при наложении непроводящей пленки с магнитными микрочастицами / П.Н. Тогулев, В.В, Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Молодежная научная школа «Новые аспекты применения магнитного резонанса».-Казань.-2000.- С.102-105
А6. Усиление пиннинга в сверхпроводниках магнитными микрочастицами / П.Н. Тогулев, В.В, Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Тезисы докладов конференции молодых ученых КФТИ КНЦ РАН.- Казань.- 2001.- С.38-40
А7. Магнитные дефекты и пиннинг в высокотемпературных сверхпроводниках / П.Н. Тогулев, В.В, Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Ежегодник КФТИ КНЦ РАН.- Казань.- 2002.- С. 141-144
А8. Усиление пиннинга в тонкой пленке УВа2Си307 при наложении непроводящей пленки содержащей магнитные микрочастицы / П.Н. Тогулев, В.В, Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Тезисы докладов III Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века».-Казань.- 2003.- С.86
А9. Suleimanov N.M. Magnetic pinning on nanoscaled ferromagnetic particles in cuprates and MgB2 studied by magnetically modulated microwave absorption technique / N.M. Suleimanov, P.N. Togoulev, V.V. Bazarov // Тезисы Международной конференции "Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena".- Kazan.- 2004.-P.33
A10. Тогулев П.Н. Исследование эффектов пиннинга в сверхпроводящих композитах на основе диборида магния /П.Н.
Тогулев, Н.М. Сулейманов, К. Цондер //Сборник трудов Второй международной конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости».- Москва.- 2006.- С.203-204
Заключение.
1. Enhanced transport currents in Cu-sheathed MgB2 wires / M. Eisterer, B. A. Glowacki, H. W. Weber et al. // Supercond. Sci. Tech.- 2002.- V.15.-P.1088-1091.
2. Upper critical fields and anisotropy limits of high-Tc superconductors ^ВагСизОу.у, where R=Nd, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, and Tm, and УВа2Сиз07.у / T.P. Orlando, K.A. Delin, S. Foner et al.// Phys. Rev. В.- V.36.- 1987.- P. 2394-2397.
3. Strongly linked current flow in polycrystalline forms of the superconductor MgB2 / D. C. Larbalestier, L. D. Cooley, M. O. Rikel et al.// Nature.- V.410.-2001.- P.186-189.
4. High intergranular critical currents in metallic MgB2 superconductor / M Kambara, N Hari Babu, E S Sadki et al.// Supercond. Sci. Tech.- V.14.-2001.- L5-L7.
5. Vortex dynamics in superconducting MgB2 and prospects for applications / Y. Bugoslavsky, G. K. Perkins, X. Ql et al. // Nature.- V.410.- 2001.-P.563-565.
6. Thermodynamic and Transport Properties of Superconducting Mg10B2 / D. K. Finnemore, J. E. Ostenson, S. L. Bud'ko et.al. // Phys. Rev. Lett.-V.86.-2001.- P.2420-2422.
7. Superconducting properties of MgB2 bulk materials prepared by high-pressure sintering / Y. Takano, H. Takeya, H. Fujiiet.al. // Appl. Phys. Lett.-V.78.- 2001.- P.2914-2916.
8. Magnetic relaxation and critical current density of MgB2 thin films / H. H. Wen*, S. L. Li, Z. W. Zhao et.al. // Phys. Rev. B.- V.64.- 2001.- P.134505-1 134505-5.
9. Enhancement of the high-magnetic-field critical current density of superconducting MgB2 by proton irradiation / Y. Bugoslavsky, L. F. Cohen, G. K. Perkins et.al.//Nature.-V.411,- 2001P.561-563.
10. Bose-glass melting in YBaCuO crystals with correlated disorder / L. Krusin-Elbaum, L. Civale, G. Blatter et.al // Phys. Rev. Lett.- V.72.- 1994.-P.1914-1917.
11. Vortex Liquid State in an Electron Irradiated Untwinned YBa2Cu307.5 Crystal / J. A. Fendrich, W. K. Kwok, J. Giapintzakis et.al. // Phys. Rev. Lett.- V.74.- 1995.- P.1210-1213.
12. Effects of proton irradiation on the high-temperature superconducting system Y! xPrxBa2Cu307 e // L. M. Paulius, R. E. Shamu, S. Ferguson et.al.-Appl. Phys. Lett.-V.71 .-1997.-P.3415-3417.
13. Structure of Au+24 ion irradiation-induced defects in high-Tc superconductors / Y. Zhu, R.C.Budhani, Z.X.Cai et.al. // Philo. Mag. Lett.-V.67.- 1993.- P.125-130.
14. Superconductivity in HxYBa2Cu307 / J. J. Reilly, M. Suenaga, J. R. Johnson et.al / Phys. Rev. В // V.36.- 1987.- P.5694-5697.
15. Improvement of the critical magnetization currents in La1.85Sro.i5Cu04 by hydrogen treatment / H. Drulis, J. Klamut, A. Zygmunt et.al. // Solid State Comm.- V.84.-1992.- P.1069-1071.
16. Magnetic ordering induced by hydrogen doping of YBa2Cu307 y / Ch. Niedermayer, H. Gliickler, R. Simon et.al. // Phys. Rev. В.- V.40.- 1989.-P.11386-11388.
17. Спинрешеточная релаксация и сдвиг Найта на протонах в допированной водородом сверхпроводящей системе H0.2La1.8Sr0.2CuO4 / Р.Г.Мустафин, Н.М.Сулейманов, Н. Друлис, А.Д. Шенгелая // Письма ЖЭТФ.- Т.63.- 1996.- С.533-538.
18. Кривенко С.А. Пиннинг вихревых линий столбчатыми магнитными дефектами в сверхпроводнике II рода / С.А. Кривенко, Н.М. Сулейманов // ФНТ,- 2002.- Т.28.- С.355-359.
19. Enhanced pinning of vortices in thin film superconductors by magnetic dot array / R. Sasik and T. Hwa // arXiv:cond-mat.- 2000.- 0003462.
20. Flux Pinning in a Superconductor by an Array of Submicrometer Magnetic Dots / J. I. Martin, M. Vêlez, J. Nogués, and Ivan K. Schuller // Phys. Rev. Lett.- V.79.- 1997.- P. 1929-1932.
21. Magnetic properties of submicron Co islands and their use as artificial pinning centers / M. J. Van Bael, K. Temst, V. V. Moshchalkov, and Y. Bruynseraede // Phys. Rev. B.- V.59.-1999.- P. 14674-14679.
22. Vortices in high-temperature superconductors / G. Blatter, M.V. Feigel'man, V.B. Geshkenbein et.al. // Rev. Mod. Phys.- V.66.- 1994.-P.1125-1388.
23. Meingast C. Quantitative description of a very high critical current density Nb-Ti superconductor during its final optimization strain. II. Flux pinning mechanisms / C. Meingast, D.C. Larbalestier // J. Appl. Phys.-V.66.- 1989.- P.5971-5983.
24. Effect of heat treatment on critical current density of Nb50Ti composite with artificial pinning centers / X.H. Liu, L. Zhou, X.Z. Wu et.al. // Physica C.- V.386.- 2003.- P.407-410.
25. Murakami M. Studies of High Temperature Superconductors: Critical Current, Flux Pinning and Optical Studies of High Temperature Superconductors / M. Murakami.-, Nova Science Publishers Inc. 1997,- 22, P
26. Alden T.H. Magnetic pinning in type-ll superconductor / T.H. Alden, J.D. Livingston// Appl.Phys.Lett.-V.8.- 1966.- P.6-7.
27. Alden T.H. Ferromagnetic particles in type-ll superconductor / T.H. Alden, J.D. Livingston.- J.Appl.Phys.- V37.- 1966.- P.3551-3556.
28. Magnetic flux penetration process in two-dimensional superconductor covered with ferromagnetic particle array / Y. Nozaki, Y. Otani, K. Runge et.al. / J. Appl. Phys.- V.79.-1996.- P.8571-8577.
29. Magnetic flux penetration process in superconducting Nb film covered with lithographic array of ferromagnetic particles / Y. Otani, Y. Nozaki, H. Miyajima et.al. // Physica C.- V.235-240.-1994.- P.2945-2946.
30. Ferromagnetic pinning arrays / M. J. Van Bael, L. Van Look, M. Lange et.al. // Physica C.- V.369.- 2002.- P.97-105.
31. Artificially Induced Reconfiguration of the Vortex Lattice by Arrays of Magnetic Dots / J.I. Martin, M. Vêlez, A. Hoffmann et.al // Phys. Rev. Lett.-V.83.- 1999.- P.1022-1025.
32. Lyuksyutov I.F. Magnetization controlled superconductivity in a film witm magnetic dots / I.F. Lyuksyutov, V. Pokrovsky // Phys.Rev. Lett.- V.81.-1998.- P.2344-2347.
33. Koch G.C. Superconductivity in niobium containing ferromagnetic gadolinium or paramagnetic yttrium dispersions / G.C. Koch, G.R. Love // J .Appl.Phys.- V.40.- 1966.- P.3582-3587.
34. Ferromagnetic artificial pinning centers in superconducting / Rizzo N.D., Wang J.Q., Prober D.E. et.al. // Appl. Phys. Lett.- V.69.- 1996.- P.2285-2287.
35. Buzdin A. Electromagnetic pinning of vortices on different types of defects / A. Buzdin, M. Daumens // Physica C.- V.294.- 1998.- P.257-269.
36. Шмидт В. . Вихри в сверхпроводниках второго рода / В. В, Шмидт, Г. С. Мкртчян //УФН.- Т. 112,- 1974.- С.459-490.
37. Superconductivity above 90 К in the square-planar compound system ДВа2Си30б+х with A=Y, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er / P. H. Hor, R. L. Meng, Y. Q. Wang et.al // Phys.Rev. Lett.- V.58.- 1987.- P.1891-1894.
38. Effect of transition-metal elements on the superconductivity of Y-Ba-Cu-O / G. Xiao, F.H. Streitz, A. Gavrin et al. // Phys. Rev. В.- 1987.- V.35.-P.8782-8784.
39. Bulaevskii L.N. Magnetic pinning in superconductor-ferromagnet multilayers / L.N. Bulaevskii, E.M. Chudnovsky, M.P. Maley // Apll. Phys. Lett.- V.76.-2000.- P.2594-2596.
40. Flux pinning enhancement in ferromagnetic and superconducting thin-film multilayers / D.B. Jan, J.Y. Coulter, M.E. Hawley et al. // Apll. Phys. Lett.- 2003,- V.82.- P.778-780.
41. Enhanced pinning in a magnetic-superconducting bilayer // A. GarciaSantiago, F. Sanchez, M. Varela, J. Tejada // Appl. Phys. Lett.- 2000.-V.77.- P.2900-2902.
42. Fuwa Y. Enhancement of Tirr and AM(H) in Bi2Sr2CaCu2Ox in the presence of Ni particles / Y. Fuwa, K. Ogawa // Physica C.- 1997.- V.277.-P.54-60.
43. Superconductivity at 39 К in magnesium diboride / J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka et.al. // Nature.- V.410.- 2001.- P.63-64.
44. Effect of heavy-ion irradiation on the pinning properties of MgB2 / N. Chikumoto, A. Yamamoto, M. Konczykowski, M. Murakami // Physica C.-V.388-389.- 2003.- P.167-168.
45. Study of MgB2 Powders and Cu/MgB2 Powder-in-Tube Composite Wires with Zn Addition / E. Martinez, L. A. Angurel, R. Navarro et.al. // IEEE T Appl. Supercond.- V.13.- 2003.- P.3210-3213.
46. Doping effect of Zr and Ti on the critical current density of MgB2 bulk superconductors prepared under ambient pressure / Y. Zhao, Y. Feng, D. X. Huang et.al. //Physica C.- V.378-381.- 2002.- P.122-126.
47. High lc in iron-clad MgB2 tape / H. Fang, S. Padmanabhan, Y.X. Zhou et.al. // IEE T. Appl. Supercond.- V.13.- 2003.- P.3207-3209.
48. Improvement of critical current in MgB2/Fe superconducting wires by a ferromagnetic sheath / J. Horvat, X.L. Wang, S. Soltanian, S.X. Dou // Appl. Phys. Lett.- V.80.-2002.- P.829-831.
49. Jin S. High critical currents in iron-clad superconducting MgB2 wires / S. Jin, H. Mavoori, R.B. van Dover // Nature.- V.411.- 2001.- P.563-565.
50. Snezhko A. Magnetic nanoparticles as efficient bulk pinning centers in type-ll superconductors / A. Snezhko, T. Prozorov, R. Prozorov // Phys. Rev. B 71.- 2005.- P.024527-1 024527-6.
51. Hysteresis of microwave absorption of hard superconductors in magnetic field / Yu.N. Shvachko, D.Z. Khusainov, A.A. Romanyukha, V.V. Ustinov// Solid State Comm.-V.69.- 1989.- P.611-614.
52. Cline H. E. Irreversible magnetization of high-field superconductors / H. E. Cline, C. S. Tedmon, R. M. Rose // Phys. Rev.- V.137.- 1965.- A1767-A1770.
53. Microwave absorption in non- and hydrogenated La1.85Sro.i5Cu04 high-Tc superconductor / A. D. Shengelaya, H. Drulis, J. Klamut et.al. // Solid State Comm.-V.89.-1994.- P.875-878.
54. Gittleman J.I. The pinning potential and high-frequency studies of type-ll superconductors / J.I. Gittleman, B. Rosenblum // J.Appl.Phys.- V.39.-1968.- P.2617-2621.
55. Flux-pinning effects in field-modulated microwave absorption of YBa2Cu307.x thin films / C.Kessler, B. Nebendahl, D.-N. Peligrad et.al. // Physica C.- V.219.- 1994.- P.233-240.
56. Dynamics of flux lines studied by modulated microwave absorption / C.Kessler, B. Nebendahl, D.-N. Peligrad et al. // Appl.Magn.Reson.- V.8.-1995.- P.109-117.
57. Peculiarities of the vortex dynamics in YBa2Cu30X single crystals as revealed by irreversible microwave absorption / T.Shaposhnikova.Yu. Vashakidze, R. Khasanov, Yu. Talanov// Physica C.- V.300.- 1998.1. P.239-249.
58. Zaritskii I.M. The microwave absorption of high-Tc superconducting thin film samples / I.M. Zaritskii, V.A. Stepanovich, S.P. Kolesnik // Appl. Magn.Reson.- V8.- 1995.- P.133-146.
59. Гарифуллин И.А. Электронный парамагнитный резонанс в сверхпроводниках : Дисс. канд. физ.-мат наук / И.А. Гарифуллин; КазФТИ.- Казань, 1976.- 65 с.
60. Superconductivity in Bi2Sr2CaCu208+5 single crystals doped with Fe, Ni, and Zn / B. vom Hedt, W. Lisseck, K. Westerholt, H. Bach // Phys. Rev. B.-V.49.- 1994.- P.9898-9905.
61. Comparative investigation of intrinsic Josephson contacts in HTC superconductors by modulated microwave absorption measurements / B. Nebedahl, C. Kessler, D.-N. Peligrad, M. Mehrin // Physica C.- V.209.-1993.- P.362-368.
62. Магнитные и оптические свойства поверхностных слоев Si02j содержащие малые ферромагнитные частицы a-Fe, полученные ионной бомбардировкой / А.А. Бухараев, А.В. Казаков, Р.А. Манапов, И.Б. Хайбуллин // ФТТ.- Т.ЗЗ,-1991.- С. 1018-1026.
