Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках Bi2Sr2CaCu2O8 и пниктидах SmO1-xFxFeAs

Панарина, Надежда Юрьевна

Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках Bi2Sr2CaCu2O8 и пниктидах SmO1-xFxFeAs тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

Панарина, Надежда Юрьевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.11 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках Bi2Sr2CaCu2O8 и пниктидах SmO1-xFxFeAs»

Автореферат диссертации на тему "Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках Bi2Sr2CaCu2O8 и пниктидах SmO1-xFxFeAs"

На правах рукописи

4850040

.........

/к у

Панарина Надежда Юрьевна "

Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках В128г2СаСи208 и пниктидах ЗтО^Р^РеАз

01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 6 июн 2011

Казань - 2011

4850040

Работа выполнена в лабораториях физики перспективных материалов и

радиационной химии и радиобиологии Учреждения Российской академии наук Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Таланов Юрий Иванович

доктор физико-математических наук,' профессор Петухов Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Жихарев Валентин Александрович

доктор физико-математических наук, профессор Усачев Александр Евгеньевич

Ведущая организация: Казанский (Приволжский) Федеральный Университет ^ ^

Защита состоится IЛЮИ<$ 2011 г. в /У часов на заседании

диссертационного совета Д 002.191.01 при Учреждении Российской академии наук Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН, расположенном по адресу: 420029, Казань, ул. Сибирский тракт, 10/7.

Отзывы на автореферат (два заверенных экземпляра) просим отправить по адресу: 420029, Казань, ул. Сибирский тракт, 10/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Автореферат разослан «ьИйЯ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Шакирзянов М.М.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Создание сверхпроводящих материалов с высокой плотностью критического тока требует разработки способов фиксации (пиниинга) магнитного потока. В случае высокотемпературных сверхпровод-пиков (ВТСП) эта проблема встает особенно остро в связи с низкой эффективностью пинниига на естественных точечных дефектах и большим вкладом термических флуктуаций при температурах, близких к критической. Поэтому усилия многих исследователей и научных центров направлены на внедрение искусственных центров пиннинга, которые обеспечивали бы достаточно большую плотность критического тока при высоких Температурах, а также на поиск новых сверхпроводящих соединений, у которых естественные дефекты обладали бы высоким потенциалом пиннинга.

В научной литературе описываются разнообразные способы создания искусственных дефектов. Среди них - введение различных добавок, при твердофазном синтезе керамических ВТСП, модификация поверхности путем нанесения царапин, травления ямок, напыления магнитных островков, радиационное воздействие протонами, нейтронами и электронами. Каждый их этих методов позволяет в той или иной мере увеличить плотность критического тока. На сегодняшний день самым эффективным способом усиления пиннинга считается бомбардировка сверхпроводника ионами тяжелых элементов (Ag, Аи, РЬ, и), разогнанными в ускорителе до энергий порядка 1 ГэВ. Образующиеся на месте ионных треков аморфные несверхпроводящие области цилиндрической формы (колончатые дефекты диаметром около 10 нм) пронизывают насквозь достаточно толстые образцы ВТСП (до 10 мкм). То, что такие дефекты значительно увеличивают плотность критического тока, было убедительно показано многими авторами (смотри, например, обзор [1}). Однако в случае сверхпроводящих пленок толщиной несколько сот нанометров данный метод не только малоэффективен, но и зачастую приводит к отрицательным последствиям. В результате такого воздействия, кристаллическая структура тонкопленочного сверхпроводника оказывается в значительной мере разрушенной, а его критические параметры значительно пониженными [2]. Поэтому проблема создания эффективных центров пиннинга

для сверхпроводников наномасштабного размера остается пока нерешенной.

Нарушения в кристаллической структуре вследствие радиационного воздействия могут быть существенно уменьшены при переходе от энергий порядка 1 ГэВ к низким энергиям порядка десятков и сотен кэВ. Такое облучение обычно считается неэффективным, поскольку радиационные дефекты образуются в мишени на очень малой глубине (десятки нанометров) и при малых дозах облучения в основном представляют собой точечные дефекты. Однако в случае пленок толщиной порядка 200 нм большие глубины проникновения уже не требуются. Выбором подходящих ионов, энергии, дозы и условий облучения можно добиться формирования заглубленных аморфных областей или иных несверхпроводящих образований (микропоры, блистеры, нанокла-стеры новых фаз), обладающих значительной силой пиннинга. Исследование эффективности пиннинга на разных типах дефектов требует систематического подхода с привлечением арсенала различных методов. Сравнительный анализ основных характеристик исходных и облученных образцов позволит найти оптимальные условия облучения, при которых наблюдается улучшение свойств тонкопленочных сверхпроводников.

Недавнее открытие нового класса ВТСП на основе пниктидов железа ЯеРеАвО (Яе = Бт, N<1, Рг, Се, Ьа) [3] послужило новым толчком в развитии физики ВТСП, где многие годы главенствовали соединения на основе купратов ^гБггСаСигОв, УВагСизОт, Ьа^ЗголбСиО,)). Уникальность пниктидов заключается в том, что сверхпроводимость возникает в плоскостях, содержащих ионы железа, обладающие магнитным моментом. До сих пор считалось, что магнетизм и сверхпроводимость конкурируют, и во многих случаях ферромагнитное упорядочение приводит к подавлению сверхпроводимости. Однако в пниктидах ионы железа служат средой для проводимости и сверхпроводимости. Более того по данным мюонкой спектроскопии в пник-тиде железа БтО^Р^РеАз магнитный порядок типа антиферромагнитной волны спиновой плотности сосуществует со сверхпроводимостью в определённом диапазоне допирования фтором [4]. С точки зрения пиннинга эта система особенно интересна, поскольку в результате электронного фазового расслоения внутри сверхпроводника возникают несверхпроводящие области, которые могут служить естественными центрами пиннинга вихревых линий.

Кроме того, среди известных на сегодняшний день пниктидов, соединение БтОх-хРхРеАв обладает наибольшей критической температурой (Тс ~ 55 К). Оба данных факта подчеркивают актуальность исследований пишшнга в Эт-содержащих пниктидах железа с целью их последующего практического применения.

Цель диссертационной работы заключалась в определении влияния низкоэнергетического ионного облучения и электронного фазового расслоения на пиннинг магнитного потока в перспективных ВТСП материалах.

В соответствии с данной целью необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить влияние низкоэнергетического облучения на некоторые параметры тонких пленок ВТСП и сделать вывод о степени эффективности пишшнга на полученных радиационных дефектах.

2. Выбрать оптимальные в отношении увеличения силы пиннинга режимы облучения тонких сверхпроводящих пленок В125г2СаСи208, способствующие улучшению критических параметров объектов исследования.

3. Установить влияние несверхпроводящих включений, образующихся в результате электронного фазового расслоения, на пиннинг вихрей в пниктидах железа ЭтО^хР^РеАз с различным уровнем допирования фтором.

В качестве объектов исследования были выбраны сверхпроводящие монокристаллические тонкие плепки ЕПгЗггСаСигОв толщиной 200 и 800 нм и керамические образцы пниктида ЭтО^^РхРеАз с содержанием фтора х = 0.06, 0.08 и 0.1. Свойства В12Зг2СаСи208 в массивном состоянии хорошо изучены, в то время как проблема закрепления магнитного потока в тонких пленках данного соединения остается актуальной до сих пор. Изменением концентрации фтора в пниктидах ЗтОх-х^ЕеАз можно добиться образования включений несверхпроводящей фазы, которые могут оказывать влияние на пиннинг в системе.

Основные сверхпроводящие параметры исследуемых объектов были определены следующими методами:

1. критическая температура - из измерений высокочастотной магнитной восприимчивости;

2. плотность критического тока - из измерений профиля магнитного потока на поверхности образца с помощью парамагнитной метки и датчика Холла;

3. линия необратимости с помощью метода нерезонапсиого модулированного микроволнового поглощения;

Состояние поверхности пленок после облучения с большими дозами контролировалось с помощью атомно-силовой микроскопии.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Показано, что облучением ионами переходных металлов (массой порядка 60) и инертных газов с энергией 40 кэВ можно улучшить характеристики тонкопленочных ВТСП материалов, таких как плотность критического тока и размер области с ненулевой плотностью критического тока.

2. Установлено влияние на сверхпроводящие параметры толщины пленки и ее распыления в процессе облучения с большими дозами ионов инертных газов.

3. Впервые с помощью метода нерезонансного микроволнового поглощения сделаны количественные оценки основных сверхпроводящих параметров керамических образцов нового класса ВТСП SmOi-j.Fj.FeAs.

4. Сделан вывод о характере влияния нановключений несверхпроводящей (магнитной) фазы и гранулярности образцов на пиннииг в системе

ЗтО^ЛРеАз.

Научная и практическая значимость:

1. Показано, что модификация тонкопленочных сверхпроводников посредством ионного облучения с контролируемыми параметрами позволяет улучшить основные критические параметры В^гЭггСаСигОд.

2. Проведенные исследования пиннинга в системе БтО^Р^РеАБ позволяют оценить перспективность применения нового класса ВТСП на основе пниктида железа в практических целях.

3. Отработанная методика измерений и уникальные технические приспособления для проведения экспериментов открывают возможность исследования особенностей пиннинга в различных сверхпроводящих системах.

4. Определены условия и режимы ионного облучения тонкопленочных ВТСП материалов, которые позволяют значительно повысить эффективность пиннинга магнитного потока.

5. Исследование влияния электронного фазового расслоения на критические параметры пниктида железа Зт01_1Р1РеАэ позволяют сделать оценку пространственного масштаба расслоения.

Достоверность результатов работы определяется комплексным характером выполненных экспериментальных исследований, тщательной подготовкой образцов и отработкой деталей эксперимента, многократной повторяемостью экспериментальных результатов, а также непротиворечивостью оригинальных результатов литературным данным.

На защиту выносятся следующие результаты и положения:

1. Радиационные дефекты, образующиеся в тонких пленках ВТСП, могут служить эффективными центрами пиннинга магнитного потока и обеспечивать значительное (двукратное) увеличение плотности критического тока.

2. Облучение тонких пленок ВТСП ионами Аг+ приводит к блистерингу и образованию наномасштабных ямок на поверхности сверхпроводника, которые служат центрами пиннинга вихрей.

3. Облучение пленок ВТСП толщиной 200 нм ионами В3"1" с энергией 120 кэВ приводит к образованию радиационных дефектов во всем объеме образца, которые не могут служить эффективными центрами пиннинга вследствие их перекрывания.

4. Несверхпроводящие включения, возникающие в результате электронного фазового расслоения в пниктиде ЭтО^РгРеАз, являются эффективными центрами пиннинга и приводят к ослаблению полевой зависимости плотности критического тока.

модуляции магнитного поля и техники синхронного детектирования; измерение профилей магнитного потока с помощью подвижного датчика Холла, определение величины поля полного проникновения и расчет плотности критического тока; обработка, участие в анализе и интерпретации полученных экспериментальных результатов; участие в написании, оформлении и подготовке статей к печати.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях:

1. Конференция молодых ученых Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН (Казань, 2006, 2008),

2. 2-я Международная конференция "Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости ФПС'06 (Звенигород, Россия, 2006),

3. XXXIV совещание по физике низких температур, НТ-34 (JIoo, 2006),

4. XI International Youth Scientific School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Application "(Kazan, Russia, 2007),

5. International Conference "Modern Development of Magnetic Resonance Zavoisky-100 (Kazan, Russia, 2007),

6. International Conference "Euromar-2008" (St. Petersburg, Russia, 2008),

7. International Conference on Magnetism, ICM-2009 (Karlsrue, Germany, 2009),

8. XIII International Youth Scientific School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Application"(Kazan, Russia, 2010).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из них 4 статьи - в рецензируемых журналах [Al, А2, A3, А4], включенных в перечень ВАК, а также в материалах вышеперечисленных конференций [А5, А6, А7, А8, А9, А10, All, А12, А13].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка авторской литературы и списка цитируемой литературы, содержащего 76 наименований. Работа изложена на 125 страницах, включая 34 рисунка, 7 таблиц и список условных обозначений.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна исследования, показана научная и практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.

В первой главе приведен обзор проблемы закрепления нитей магнитного потока в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) второго рода. Дано описание резистивпого состояния сверхпроводника и закономерностей пинпиига вихревой материи на дефектах. Рассмотрены требования, предъявляемые к центрам пиннинга для достижения максимальной силы пиннинга и улучшения таких важных параметров сверхпроводника, как плотность критического тока и область магнитных полей и температур бездиссипативного протекания тока. Дано описание существующих методов целенаправленного введения в структуру сверхпроводника искусственных дефектов. Особое внимание уделено преимуществам метода радиационного воздействия для создания эффективных центров пиннинга в тонкопленочных сверхпроводниках. Приведен обзор представленных в литературе экспериментальных данных о наличии электронного фазового расслоения в соединении нового класса ВТСП на основе арсенида железа, которое может оказать непосредственное влияние на силу пиннинга в системе.

Во второй главе приводится описание экспериментальных установок, которые использовалась для измерения высокочастотной магнитной восприимчивости, модулированного микроволнового поглощения (ММВП) и профилей магнитного потока на поверхности сверхпроводника. Дается описание методик определения параметров перехода в сверхпроводящее состояние, линии необратимости из измерений гистерезиса ММВП, а также оценки абсолютного значения плотности критического тока по полю полного проникновения с привлечением теоретической модели распределения вихрей Брандта [5] и экспериментальных измерений профиля магнитного потока с помощью сканирующего датчика Холла или парамагнитной метки.

В третьей главе представлены оригинальные экспериментальные результаты по изучению влияния низкоэнергетического ионного облучения на

сверхпроводящие свойства тонких пленок BijSrjCaCi^Og. Приведены исследования эффективности пиннинга на искусственных центрах пиннинга разной природы, создаваемых облучением с различными режимами. Продемонстрирована применимость метода радиационного воздействия малой энергии для целенаправленной модификации структуры тонких пленок. Определены оптимальные условия облучения, при которых наблюдается улучшение свойств тонкоплепочных сверхпроводников.

Облучение проводилось ионами трех типов с целью создания различных радиационных дефектов. В первом случае осуществлялась бомбардировка тонких пленок ионами средних масс Fe+ и Со+ с энергией 40 кэВ и дозами в диапазоне от 5-10и до З-Ю13 ион/см2. Облучение проводилось при комнатной температуре на ионно-лучевом ускорителе ИЛУ-3 в Казанском физико-техническом институте. По расчетам глубины залегания и протяженности каскадов смещений с помощью программы SRIM, радиационное воздействие с такими режимами сводится к образованию локальных аморфных областей в приповерхностном слое сверхпроводника. В качестве второго типа ионов были выбраны ионы инертного газа Аг+. С целью изучения процессов формирования пузырьков газа или блистеров доза облучения Аг+ варьировалась в широком диапазоне от 1014 до 1017 ион/см2. Для получения радиационных дефектов во всем объеме сверхпроводника проводилось облучение тонких пленок BioS^CaCujOg толщиной 200 нм ионами третьего типа, а именно трехзарядными ионами бора с энергией 120 кэВ.

Облучение тонких пленок ВТСП ионами средних масс Fe+ и Со+ с энергией 40 кэВ не привело к заметному понижению критической температуры образцов (Т ~ 90 К) во всем исследуемом диапазоне доз.

Плотность критического тока jc оценивалась по формуле Брандта в приближении бесконечно тонкой пластины [5]

,- = г* '

Jc 2dln(2d/w)' к '

где Н* - это поле полного проникновения (минимальная величина внешнего магнитного поля, при котором вихри достигают центра образца), d - толщина пленки, a w - ширина пленки. Значения поля полного проникновения Н" определялись из зависимости сдвига резонансного сигнала (Hres — #ores)

крупинки ДФПГ, помещенной на центр образца, при изменении поля замораживания образца Ясоо(. Было установлено более чем двукратное увеличение плотности критического тока при минимальной дозе облучения 510п Fe+/CM2. Данные ММВП свидетельствуют в пользу расширения области без-диссиптивпого протекания транспортного тока при этой дозе. Дальнейшее увеличение дозы облучения приводит к обратному смещению линии необратимости (границы между областями с нулевым и ненулевым критическим током) п область меньших полей и температур. Анализ распределения дефектов по глубине и по размерам показывает, что при малых дозах облучения формируются локальные заглубленные аморфные области размером 5-10 нм, отстоящие друг от друга на расстояние порядка 14 нм. При увеличении дозы облучения плотность аморфных областей достигает такой величины, что они перекрываются, образуя сплошной слой, который не является эффективным в отношении пиннинга магнитного потока.

Облучение пленок В^ЭггСаСигОа ионами аргона с энергией 40 кэВ приводит к образованию центров пиннинга в виде ямок при дозе облучения 1015 ион/см2 и выше (рис. 1). Наблюдаемые с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) ямки на поверхности облученных образцов - это результат блистеринга пленки и распыления поверхности. Концентрация радиационных дефектов растет с увеличением дозы облучения, что, в свою очередь, приводит к росту плотности критического тока. Проявиться в полной мере положительному эффекту облучения мешает сопутствующее облучению распыление пленки.

Бомбардировка пленок BisSraCaCusOs толщиной 200 нм ионами В3+ с энергией 120 кэВ и дозами в диапазоне 10п-1014 ион/см2 приводит к формированию каскадов смещения по всему объему образца. Плотность критического тока при температуре 34 К и магнитном поле порядка 500 Э слегка возрастает при облучении с минимальной дозой 10й В3+/см2, достигает максимума при малой дозе 6-1011 и начинает падать при дозах от 10й до 1014 В3+/см2. При наибольшей дозе облучения 1G14 В3+/см2, плотность критического тока в 5 раз меньше значения для необлученного образца. Таким образом, положительный эффект облучения трехзарядными ионами бора наиболее ярко выражен для самых малых доз облучения до

о.

оо

r*V

сч

,мн ттшгт

0123456789 10

щаш

мкм

Рис. 1. АСМ изображение поверхности пленки E^S^CaC^Og, облученной ионами Аг+ с дозой 1016 ион/см2.

1012 ион/см2.

На Рис. 2а представлены петли гистерезиса ММВП, зарегистрированные при различных температурах для необлученной пленки. Величина магнитного поля, при которой исчезает гистерезис, называется полем необратимости Hir. Можно заметить, что величина поля необратимости и амплитуда гистерезиса ММВП постепенно растет с уменьшением температуры. Набор полей необратимости, измеренных при различных температурах для одного образца, образует линию необратимости. На Рисунке 26 показано изменение положения JIH после облучения с малой дозой б-10й В3+/см2. ЛН смещается в область высоких магнитных полей и температур по сравнению с ЛН необлу-ченного образца. Подобное расширение области бездиссипативного протекания тока является положительным эффектом облучения с низкими дозами.

В соответствии с картиной распределения радиационных дефектов, полученной путем моделирования с помощью программы SRIM, при дозе облучения 10й В'!+/см2 большинство радиационных дефектов пространственно разделены в первой половине толщины пленки и перекрываются во второй половине. Пиннинг на этих дополнительных дефектах приводит к увеличению плотности критического тока. Однако наблюдаемый эффект относительно слабо выражен даже при малых дозах облучения, вследствие малого пространственного разделения дефектов. По мере дальнейшего увеличения дозы

012345678

62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82

Н (кЭ)

(а)

(б)

Т(К)

Рис. 2. а Петли ММВП необлученного образца, зарегестрированные при разных температурах. Стрелки указывают поле, при котором исчезает гистерезис. б ЛН тонких пленок В128г2СаСи208 до и после облучения с дозой 6-Ю11

облучения, области смещенных атомов перекрываются полностью, и радиационные дефекты равномерно и плотно распределяются по всему объему пленки. Это приводит к сглаживанию потенциального рельефа и дальнейшему уменьшению эффективности пиннинга.

Можно сделать вывод, что низкоэнергетическое воздействие является эффективным методом создания дополнительных центров пиннинга в тонкопленочных сверхпроводниках. В результате целенаправленного исследования были определены ионы и режимы низкоэнергетического облучения, использование которых приводит к улучшению свойств ВТСП пленок. Эффективность центров пиннинга определяется соотношением глубины залегания радиационных дефектов и толщины пленки, а также размерами и расстоянием между образующимися в результате облучения дефектами.

Результаты третьей главы опубликованы в работах [Al, А2, A3], а также |А5, А6, А7, А8, А9, А10, Allj.

В четвертой главе представлены оригинальные экспериментальные результаты исследований влияния электронного фазового расслоения на пин-нинг магнитного потока в новом классе сверхпроводников на основе пниктида железа ЗтО^^Р^РеАэ. В отличие от купратных ВТСП, в пниктидах сверх-

В3+/см2.

проводимость возникает в плоскостях, содержащих ионы железа. В соединении SmOi-^F-rFeAs магнитный порядок типа антиферромагнитной волны спиновой плотности и сверхпроводимость могут сосуществовать в определенном диапазоне концентраций примеси фтора х = 0.06 0.08 [4]. Изучение особенностей пиининга в данной системе позволяет оценить пространственный масштаб электронного фазового расслоения, поскольку наноразмерные включения несверхпроводящей фазы могут выступать дополнительными центрами пиннинга.

Чтобы оценить силу пиннинга пниктидов, JIH образца SmQ^Fo.iFeAs сравнивалась с JTH купратных ВТСП, а именно с керамиками УВагСизОу, Laj g5Sroл5Си04, Bi2Sr2CaCu208 (Рис. 3). Наблюдаемый у пниктидов наклон ЛН сравним или даже круче, чем у соединения УВагСизОу. Известно, что соединение УВагСи^С^ обладает наибольшей силой пиннинга среди всех купратных соединений ВТСП. Даже образцы Lai boS-ro. 1 о С и О 4 характеризуются более слабой зависимостью Hirr(T), в то время как ЛН керамики Bi2Sr2CaCu20s весьма пологая, особенно вблизи Тс. Выявленная тенденция свидетельствует в пользу сильного пиннинга в пниктидах SmOi-^F^FeAs.

(б) Srr,O09F„.I;cAs

LSCO ■

3 BSCOO ■

YBCO — а 1

О О 0 О ° 0 Po o ▲ о ■ ¿>i> п m m m -

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

т/тс

Рис. 3. ЛН керамических ВТСП соединений: ■, ЗтОо.эЛ.обРеАв; а, УВСО; О, LSCO; о, ВБССО.

Чтобы оценить плотность критического тока для керамического образца ЗтОх-зТ^РеАз, производилось численное моделирование экспериментальных

петель ММВП в рамках теоретической модели микроволнового поглощения [6]. На Рис. 4 представлены оценки плотности критического тока для образцов с разным уровнем допирования фтором при Т — 25 К и разных значениях магнитных полей. Наблюдается следующая тенденция: чем меньше концентрация фтора в образце, тем слабее зависимость плотности критического тока от магнитного поля. Данное наблюдение указывает на наличие дополнительных центр он пиннипга в образцах с меньшей концентрацией фтора х = 0.06 и 0.08 по сравнению с образцом с большей концентрацией фтора х = 0.1. Можно предположить, что наиоразмерные включения несверхпроводящей (возможно магнитной) фазы могут выступать в качестве таких центров пиннинга. Немонотонную зависимость плотности критического тока от содержания фтора, например, тот факт, что у образца ЗтОадгРо.овРеАй немного меньше, чем }с у образца ЗтОц^Ро.обРеАз, можно объяснить различным соотношением размеров несверхпроводящих включений и сердцевин вихрей. По-видимому, максимальное количество несверхпроводящих включений и оптимальное совпадение их размеров с диаметром сердцевин вихрей достигаются при минимальной концентрации фтора. Таким образом можно предположить, что размеры несверхпроводящих включений составляют порядка единиц и десятков нм.

2.0 ¿Г 1.6

1.2

о ^ 0.8

0.4

0 1 2 3 4 5 Я (кЭ)

Рис. 4. Зависимость плотности критического токаУс от магнитного поля при Т = 25 К для образцов ЗтО^^Р^РеАя с разным уровнем допирования фтором: о, х = 0.06; о, х = 0.08; х = 0.1.

Сильная полевая зависимость плотности критического тока у образца

- * 7= 25 К т БтО] —1-1-1- .^Р^РеАБ

= 0.10 -

о х = 0.06 1

• 1 0 О О о I -

2 5 § 5 §

1 = 0.08

с содержанием фтора (а; = 0.1), где присутствует только сверхпроводящая фаза, позволяет предположить, что в нем пиннинг обусловлен точечными центрами и носит коллективный характер. Сила пиннинга на дефектах такого типа существенно меньше, чем на включениях несверхпроводящей фазы.

Результаты четвертой главы опубликованы в работе [А4], а также в работах [А12, А13].

В заключении сформулированы следующие выводы работы:

1. Радиационные дефекты, образующиеся при бомбардировке тонких пленок ВТСП, при малых дозах облучения (В < 1012 ион/см2) формируют отдельно стоящие аморфные области. Эти области могут служить искусственными центрами пиннинга и значительно увеличивать плотность критического тока и область необратимого поведения магнитных характеристик сверхпроводника.

2. Увеличение дозы облучения (£> > 1012 ион/см2) и числа радиационных дефектов приводит к их перекрыванию и, в конечном счете, ведет к ослаблению пиннинга.

3. Повышение энергии ионов (до 120 кэВ) приводит к увеличению глубины залегания аморфизированных областей, но ожидаемого усиления пиннинга не наблюдается вследствие увеличения объема отдельных каскадов смещений и их перекрытия на глубинах порядка 100 нм.

4. Облучение тонких пленок ВТСП ионами инертных газов с большими дозами приводит к блистерингу и образованию наномасштабных ямок на поверхности сверхпроводника, которые по эффективности пиннинга вихрей проигрывают заглубленным радиационным дефектам.

5. Электронное фазовое расслоение, наблюдаемое в пниктиде железа БтО^РгРеАз при концентрации фтора менее х < 0.08, приводит к образованию несверхпроводящих включений, которые, в свою очередь, существенно повышают эффективность пиннинга, что проявляется в ослаблении полевой зависимости плотности критического тока.

6. Анализ влияния фазового расслоения на силу пиннинга позволяет сделать вывод о том, что размеры несверхпроводящих включений сопоставимы с диаметром сердцевины вихря в области температур Т = 25 К, то есть их размеры порядка единиц и десятков нм.

Цитируемая литература

1. Kazumata, Y. Vortex pinning in Bi2Sr2CaCu20s tapes irradiated by ions / Y. Kazumata, H. Kumakura, K. Togano /,/ Pliys. Rev. B. — 199G. - V. 54. -P. 16206-1G210.

2. Damage morphology along ion traces in Au-irradiated Bi2Sr2CaCu20x / D. X. Huang, Y. Sasaki, S. Okayasu et al. // Phys. Rev. B. - 1998. - V. 57,-P. 13907.

3. Iron-based layered superconductor La[Oi_xFx]FeAs (x = 0.05 - 0.12) with Tc = 26 к / Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, H. Hosono // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130. - P. 3296-3297.

4. Coexistence of static magnetism and superconductivity in SmFeAsOi-zF.,; as revealed by muon spin rotation / A. J. Drew, C. Niedermayer, P. J. Baker et al. // Nat. Mater. - 2009. - V. 8. - P. 310-314.

5. Brandt, В. H. Superconductors of finite thickness in a perpendicular magnetic field: Strips and slabs / E. H. Brandt // Phys. Rev. B. - 1996. - V. 54. -P. 4246-4264.

6. Shaposhnikova, T. Origin of the irreversible microwave absorption versus the state of vortex matter in Bi2Sr2CaCu20I single crystals / T. Shaposhnikova, Y. Talanov, Y. Vashakidze // Physica C. - 2003. - V. 385. - P. 383-392.

Список основных публикаций автора

Al. Study of the critical current and irreversibility line of BijS^CaC^Og thin films irradiated with low-energy Co+ and Fe+ ions / N. Panarina, A. Bukharaev, Y. Talanov et al. // Physica C. - 2007. - V. 467, № 1-2. -P. 85-90.

A2. MWA and scanning-probe study of argon-ion irradiation effects on superconducting properties of Bi2Sr2CaCu20s thin films / N. Panarina, D. Bizyaev, V. Petukhov, Y. Talanov // Physica C. - 2010. - V. 470, № 4. - P. 251-256.

A3. Panarina, N. Y. An effect of irradiation with trivalent boron ions on pinning in Bi2Sr2CaCu20s thin films as revealed by MWA and Hall-probe measurements / N. Y. Panarina, V. Y. Petukhov, Y. I. Talanov //' Appl. Magn.

■ Reson. - 2011. - V. 40, № 3. - P. 377-386.

A4. Pinning effects in ceramic SmOi-^F^FeAs as revealed by microwave absorption / N. Y. Panarina, Y. I. Talanov, T. S. Shaposhnikova et al. // Phys. Rev. B. - 2010. - V. 81, № 22. - P. 224509-1-224509-9.

A5. Влияние никоэнергетического облученя на пиннинг в тонких пленках ВТСП / Ю. И. Таланов, А. Н. Бухараев, А. А. Валидов и др. // Сборник трудов XXXIV совещания по физике низких температур НТ-34, Лоо. —

2006. - Т. 2. - С. 210-211.

А6. Исследование эффектов облучения тонких пленок BijS^CaCi^Og ионами Со+ и Fe+ с энергией 40 кэВ / А. Н. Бухараев, А. А. Валидов, Г. Г. Гумаров и др. // Сборник трудов 2-й Международной конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости ФПС'06», Звенигород. - 2006. - С. 159-160.

А7. Критический ток и линия необратимости тонких пленок Bi2Sr2CaCu208, облученных ионами Fe и Со с энергией 40 кэВ / Н. Ю. Панарина, А. Н. Бухараев, Ю. И. Таланов и др. // Сборник материалов конференции молодых ученых Казанского физико-технического института КазНЦ РАН, Казань. — 2007. - С. 26-31.

А8. EPR studies of low-energy irradiation effects on properties of HTSC thin films / N. Y. Panarina, A. N. Bukharaev, Y. I. Talanov et al. // Abstract book of International Conference "Modern Development of Magnetic Resonance Zavoisky-100", Kazan, Russian Federation. — 2007. — P. 217.

A9. Study of low-dose irradiation effects on properties of thin HTSC films by means of EPR and Hall probes / N. Y. Panarina, A. N. Bukharaev, Y. I. Talanov et al. // Proceedings of XI International Youth Scietific School "Actual problems of magnetic resonance and its application", Kazan, Russia. —

2007. - P. 60-63.

А10. Radiospectroscopic study of ion-implanted HTSC thin films / A. N. Bukharaev, N. Y. Panarina, V. Y. Petukhov, Y. I. Talanov // Abstract book of International Conference EUROMAR, St. Petersburg. Russia. - 2008. - P. 232.

All. Исследование влияния облучения ионами аргона на свойства тонких пленок Bi2Sr2CaCu208 / Н. Ю. Панарина, Д. А. Бизяев, Ю. И. Таланов, В. Ю. Петухов // Сборник материалов конференции молодых ученых Казанского физико-технического института КазНЦ РАН, Казань. - 2009. - С. 34-40.

А12. Microwave absorption study of polycrystalline SmOi-xFzFeAs / N. Y. Panarina, Y. I. Talanov, T. S. Shaposhnikova et al. // J. Phys.: Conf. Ser. — 2009.- V. 200, № l.-'P. 012154.

A13. Microwave absorption study of pinning effects in novel iron-based pnictide superconductors / N. R. Beysengulov, N. Y. Panarina, Y. I. Talanov et al. // Proceedings of XIII International Youth Scietific School "Actual problems of magnetic resonance and its application", Kazan, Russia. — 2010. — P. 21-24.

Отпечатано в ООО «Печатный двор», г. Казань, ул. Журналистов, 1/16, оф.207

Тел: 272-74-59, 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 25.05.2011 г. Печ.п.1,1 Заказ № К-7044. Тираж 100 зю. Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать - ризография.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Панарина, Надежда Юрьевна

Список сокращений и условных обозначений.

Введение

Глава 1. Проблема закрепления вихрей в сверхпроводнике

1.1. Явление пиннинга магнитного потока.

1.2. Способы создания центров пиннинга.

Глава 2. Техника и методика эксперимента.

2.1. Измерения высокочастотной восприимчивости.

2.2. Измерения микроволнового поглощения.

2.3. Оценка плотности критического тока.

2.3.1. Метод подвижного спинового зонда для определения профиля магнитного потока.

2.3.2. Метод определения поля полного проникновения при помощи спинового зонда.

2.3.3. Метод определения профиля магнитного потока при помощи датчика Холла

2.3.4. Метод определения поля полного проникновения с помощью датчика Холла.

Глава 3. Исследование влияния ионной бомбардировки на сверхпроводящие свойства тонких пленок БИгЗггСаСигОв

3.1. Объекты исследования.

3.2. Облучение ионами средних масс Со+ и Ре+.

3.2.1. Переход в сверхпроводящее состояние.

3.2.2. Линия необратимости

3.2.3. Плотность критического тока.

3.2.4. Обобщение результатов.

3.3. Облучение ионами аргона Аг+.

3.3.1. Воздействие на структуру поверхности.

3.3.2. Переход в сверхпроводящее состояние.

3.3.3. Линия необратимости

3.3.4. Плотность критического тока.

3.3.5. Обобщение результатов.

3.4. Облучение трехзарядными ионами бора В3+.

3.4.1. Переход в сверхпроводящее состояние.

3.4.2. Линия необратимости

3.4.3. Плотность критического тока.

3.4.4. Модель образования и эволюции радиационных дефектов

3.4.5. Обобщение результатов.

3.5. Выводы к главе.

Глава 4. Влияние фазового расслоения на пиннинг магнитного потока в пниктиде железа 8т01хЕа;ГеАз

4.1. Объекты исследования.

4.2. Переход в сверхпроводящее состояние.

4.3. Линия необратимости.

4.4. Плотность критического тока.

4.5. Выводы к главе.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование пиннинга магнитного потока на дефектах различной природы в тонких пленках Bi2Sr2CaCu2O8 и пниктидах SmO1-xFxFeAs"

Актуальность работы. Создание сверхпроводящих материалов с высокой плотностью критического тока требует разработки способов фиксации (пиннинга) магнитного потока. В случае высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) эта проблема встает особенно остро в связи с низкой эффективностью пиннинга на естественных точечных дефектах и большим вкладом термических флуктуаций при температурах, близких к критической. Поэтому усилия многих исследователей и научных центров направлены на внедрение искусственных центров пиннинга, которые обеспечивали бы достаточно большую плотность критического тока при высоких температурах, а также на поиск новых сверхпроводящих соединений, у которых естественные дефекты обладали бы высоким потенциалом пиннинга.

В научной литературе описываются разнообразные способы создания искусственных дефектов. Среди них - введение различных добавок при твердофазном синтезе керамических ВТСП- [1], модификация поверхности путем нанесения царапин [2], травления ямок [3], напыления магнитных островков [4], радиационное воздействие протонами [5], нейтронами [6] и электронами [7]. Каждый их этих методов позволяет в той или иной мере увеличить плотность критического тока. На сегодняшний день самым эффективным способом усиления пиннинга считается бомбардировка сверхпроводника ионами тяжелых элементов (Ag, Аи, РЬ, и), разогнанными в ускорителе до энергий порядка 1 ГэВ [8]. Образующиеся на месте ионных треков аморфные несверхпроводящие области цилиндрической формы (колончатые дефекты диаметром около 10 нм) пронизывают насквозь достаточно толстые образцы ВТСП (до 10 мкм). То, что такие дефекты значительно увеличивают плотность критического тока, было убедительно показано многими авторами (смотри, например, обзор [9]). Однако в случае сверхпроводящих пленок толщиной несколько сот нанометров данный метод не только малоэффективен, но и зачастую приводит к отрицательным последствиям. В результате такого воздействия, кристаллическая структура тонкопленочного сверхпроводника оказывается в значительной мере разрушенной, а его критические параметры значительно пониженными [10, 11]. Поэтому проблема создания эффективных центров пиннинга для сверхпроводников наномасштабного размера остается пока нерешенной.

Недавнее открытие нового класса ВТСП на основе пниктидов железа ПеРеАэО (Ые = Бш, N<5, Рг, Се, Ьа) [12] послужило новым толчком в развитии физики ВТСП, где многие годы главенствовали соединения на основе купратов (В128г2СаСи208, УВагСизОу, Ьа^Вго.^СиС^). Уникальность пниктидов заключается в том, что сверхпроводимость возникает в плоскостях, 6

I ( I ' ' г " • , ,Ч I Ч ! 1 1-1 |'1|' |||»1|"ЧМ'П I > содержащих ионы железа, обладающие магнитным моментом. До сих пор считалось, что магнетизм и сверхпроводимость конкурируют, и во многих случаях ферромагнитное упорядочение приводит к подавлению сверхпроводимости. Однако в пниктидах ионы железа служат средой для проводимости и сверхпроводимости. Более того по данным мюонной спектроскопии в пник-тиде железа ЗтОх-^РхРеАв магнитный порядок типа антиферромагнитной волны спиновой плотности сосуществует со сверхпроводимостью в определённом диапазоне допирования фтором [13]. С точки зрения пиниинга эта система особенно интересна, поскольку в результате электронного фазового расслоения внутри сверхпроводника возникают несверхпроводящие области, которые могут служить естественными центрами пиннинга вихревых линий. Кроме того, среди известных на сегодняшний день пниктидов, соединение БтОх-жРжРеАз обладает наибольшей критической температурой (Тс ~ 55 К) [14]. Оба данных факта подчеркивают актуальность исследований пиннинга в Бт-содержащих пниктидах железа с целью их последующего практического применения. ' " •

В соответствии с данной целью необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить влияние низкоэнергетического облучения на некоторые параметры тонких пленок ВТСП и сделать вывод о степени эффективности пиннинга на полученных радиационных дефектах.

2. Выбрать оптимальные в отношении увеличения силы пиннинга режимы облучения тонких сверхпроводящих пленок В123г2СаСи208, способствующие улучшению критических параметров объектов исследования.

3. Установить влияние несверхпроводящих включений, образующихся в результате электронного фазового расслоения, на пиннинг вихрей в пниктидах железа ЗтОх-жР^РеАз с различным уровнем допирования фтором.

В качестве объектов исследования были выбраны сверхпроводящие монокристаллические тонкие пленки ВхгЗггСаСигОв толщиной 200 и 800 нм и керамические образцы пниктида ЗтОх-яР^РеАБ с содержанием фтора х = 0.06, 0.08 и 0.1. Свойства В123г2СаСи208 в массивном состоянии хорошо изучены, в то время как проблема закрепления магнитного потока в тонких пленках данного соединения остается актуальной до сих пор. Изменением концентрации фтора в пниктидах ЗтОх-жР^РеАз можно добиться образования включений несверхпроводящей фазы, которые могут оказывать влияние на пиннинг в системе.

Основные сверхпроводящие параметры исследуемых объектов были определены следующими методами:

1. критическая температура - из измерений высокочастотной магнитной восприимчивости;

2. плотность критического тока - из измерений профиля магнитного потока на поверхности образца ,с> помощью парамагнитной метки и датчика Холла;

3. линия необратимости - с помощью метода нерезонансного модулированного микроволнового поглощения;

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

4. Сделан вывод о характере влияния нановключений несверхпроводящей (магнитной) фазы и гранулярности образцов на пиннинг в системе

ЗтО^РяРеАв.

Научная и практическая значимость:

2. Проведенные исследования пиннинга в системе БтОх-хР^РеАв позволяют оценить перспективность применения нового класса ВТСП на основе пниктида железа в практических целях.

5. Исследование влияния'электронного'фазового расслоения на критические параметры пниктида железа ЗтОх-^Р^РеАз позволяют сделать оценку пространственного масштаба расслоения.

На защиту выносятся следующие результаты и положения:

3. Облучение пленок ВТСП толщиной 200 нм ионами вз+ с энергией 120 кэВ приводит к образованию радиационных дефектов во всем объеме образца, которые не могут служить эффективными центрами пиннинга вследствие их перекрывания.

4. Несверхпроводящие включения, возникающие в результате электронного фазового расслоения в пниктиде БтОх-^Р^РеАз, являются эффективными центрами пиннинга и приводят к ослаблению полевой зависимости плотности критического тока.

Личный вклад автора: Выбор режимов облучения, подготовка образцов; проведение измерений температурной зависимости высокочастотной восприимчивости образцов с последующим определением критической температуры сверхпроводника; исследование нерезонансного микроволнового поглощения сверхпроводящих образцов на спектрометре ЭПР с использованием модуляции магнитного поля и техники синхронного детектирования; измерение профилей магнитного потока с помощью подвижного датчика Холла, определение величины поля полного проникновения и расчет плотности критического тока; обработка, участие в анализе и интерпретации полученных экспериментальных результатов; участие в написании, оформлении и подготовке статей к печати.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях:

2. 2-я Международная конференция "Фундаментальные проблемы вы' сокотемпературной' сверхпровоДимости'ФПС'Об (Звенигород, Россия,

2006),

3. XXXIV совещание по физике низких температур, НТ-34 (JToo, 2006),

4. XI International Youth Scientific School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Application"(Kazan, Russia, 2007),

5. International Conference "Modern Development of Magnetic Resonance Zavoisky-100 (Kazan, Russia, 2007),

6. International Conference "Euromar-2008" (St. Petersburg, Russia, 2008),

7. International Conference on Magnetism, ICM-2009 (Karlsrue, Germany, 2009), ' ' 1 1 1' -^'i1'" !li ;

8. XIII International Youth Scientific School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Application" (Kazan, Russia, 2010).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из них 4 статьи - в рецензируемых журналах [15-18], включенных в перечень ВАК, а также в материалах вышеперечисленных конференций [19-27].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка авторской литературы и списка цитиру

Заключение диссертации по теме "Физика магнитных явлений"

4.5. Выводы к главе

1. Пниктиды БтОх-хР^РеАз демонстрируют большую силу пиннинга вих

2.0 а 1.6 о 1.2 о 0.8 0.4 0

0 1 2 3 4 5

Я(кЭ)

Рис. 4.8. Зависимость плотности критического тока ]с от магнитного поля при Т = 25 К для образцов ЗтОх-^РхРеАв с разным уровнем допирования фтором: о, х — 0.06; о, х = 0.08; ■, х = 0.1.

1 • $ т 7= 25 К 8тС>1 —1-1-1 хРхРеА8 * = 0.10 * о *= О 0.06 О о 1 о I ■ х = ж 0.08 1 <г 1 . 1 е / \ рей, сравнимую с самыми высокими значениями для купратных ВТСП.

2. Оценки плотности критического тока в самариевых пниктидах составляют 105 А/см2.

3. Слабая полевая зависимость в недодопированных образцах пникти-дов железа ЗтОх-яР^РеАв свидетельствует в пользу присутствия нано-размерных (возможно магнитных) включений, которые служат эффективными центрами пиннинга магнитного потока.

Заключение

В настоящей работе изложены результаты исследования влияния низкоэнергетического ионного облучения и электронного фазового расслоения на пиннинг магнитного потока в перспективных ВТСП материалах, а именно в тонких пленках В123г2СаСи208 и керамике пниктида железа ЗтОх-яР^РеАэ.

На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований были сделаны следующие выводы:

1. Радиационные дефекты, образующиеся при бомбардировке тонких пленок ВТСП, при малых дозах облучения {Б < 1012 ион/см2) формируют отдельно стоящие аморфные области. Эти области могут служить искусственными центрами пиннинга и значительно увеличивать плотность критического тока и область необратимого поведения магнитных характеристик сверхпроводника.

2. Увеличение дозы облучения (Б > 1012 ион/см2) и числа радиационных дефектов приводит к их перекрыванию и, в конечном счете, ведет к ослаблению пиннинга.

3. Повышение энергии ионов (до 120 кэВ) приводит к увеличению глубины залегания аморфизированных областей, но ожидаемое усиление пиннинга не наблюдается вследствие отклонения радиационных треков от прямолинейного движения на глубинах более 100 нм и их перекрытия друг с другом.

4. Облучение тонких пленок ВТСП ионами инертных газов с большими дозами приводит к блистерингу и образованию наномасштабных ямок на поверхности сверхпроводника, которые по силе пиннинга вихрей проигрывают заглубленным радиационным дефектам.

5. Электронное фазовое расслоение, наблюдаемое в пниктиде железа ЗтОх-жР^РеАэ при концентрации фтора менее х < 0.08, приводит к образованию несверхпроводящих включений, которые, в свою очередь, существенно повышают эффективность пиннинга, что проявляется в ослаблении полевой зависимости плотности критического тока.

6. Анализ влияния фазового расслоения на силу пиннинга позволяет сделать вывод, что размеры несверхпроводящих включений сопоставимы с диаметром сердцевины вихря в области температур Т = 25 К, то есть их размеры порядка единиц и десятков нм.

Благодарности

Данная диссертационная работа была выполнена в стенах Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН. В ходе выполнения работы возникали задачи, которые требовали непрерывного приобретения навыков и повышения квалификации для их успешного решения. Часть задач было бы очень трудно решить без помощи людей, которые окружали меня на протяжении всего времени прибывания в институте. Этим людям я выражаю свою благодарность и признательность. Особенно хочу подчеркнуть вклад моих научных руководителей Ю.И. Таланова и В.Ю. Пету-хова за четкую постановку задач, многочисленные дискуссии о полученных результатах, за помощь в написании научных статей и подготовке научных докладов; студенту Казанского (Приволжского) федерального университета Н. Бейсенгулову и аспиранту Казанского физико-технического института КазНЦ РАН Л. Салахутдинову за помощь в проведении экспериментальных исследований и поддержку оборудования в рабочем состоянии; н.с. лаб. физики перспективных материалов (ЛФПМ) A.A. Валидову за написание интерфейса к рабочим программам, техническую поддержку оборудования и помощь в освоении Latexa; м.н.с. лаб. физики химии и поверхности Бизяеву Д.А. за проведение измерений на атомно-силовом микроскопе, а также н.с. ЛФПМ Т. Сю Шапошниковой за совместную работу над изучением теории микроволнового поглощения и советы по оформлению и представлению результатов на научных конференциях.

Отдельные слова благодарности я выражаю своей маме и родственникам за оказанную помощь и поддержку на протяжении всего обучения в университете и в аспирантуре.

Большое всем Вам спасибо!

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Панарина, Надежда Юрьевна, Казань

1. 1.fluence of doping of TiC and NbC on structure and superconducting properties of Bi-containing compounds / B. P. Mikhailov, N. F. Tazetdinova, G. M. Leitus et al. // J. Low Temp. Phys. - 1996. — Vol. 105. — P. 1553-1557.

2. Reduction of the microwave surface resistance in YBCO films by microscopic defects / J. Einfeld, P. Lahl, R. Kutzner et al. // Physica С. 2001.- Vol. 351.- P. 103-117.

3. Anisotropic vortex channelling in YBaCuO thin films with ordered antidot arrays / A. Crisan, A. Pross, D. Cole et al. // Phys. Rev. В.— 2005.— Vol. 71. P. 144504-1-144504-10.

4. Magnetic pinning of the vortex lattice by arrays of submicrometric dots / Y. Jaccard, J. I. Martin, M.-C. Cyrille et al. // Phys. Rev. В. 1998. — Vol. 58, № 13. - P. 8232-8235.

5. Defect dependence of the irreversibility line in Bi2Sr2CaCu20s single crystals / L. W. Lombardo, D. B. Mitzi, A. Kapitulnik, A. Leone // Phys. Rev. B. 1992. - Vol. 46, № 9. - P. 5615-5620.

6. Velter-Stefanescu, M. Microwave spectroscopy in YBaCuO superconductors: influence of neutron irradiation on the 123 phase / M. Velter-Stefanescu, A. Totovana, V. Sandu //J. Supercond. 1998. - Vol. 11, № 3. - P. 327-330.

7. Effects of weak point disorder on the vortex matter phase diagram in un-twinned YBa2Cu30j, single crystals / T. Nishizaki, T. Naito, S. Okayasu et al. // Phys. Rev. B. 2000. - Vol. 61, № 5. - P. 3649-3654.

8. Civale, L. Vortex pinning and creep in high-temperature superconductors withcolumnar defects / L. Civale // Supercond. Sci. Technol. — 1997. — Vol. 10. — P. A11-A28.

9. Kazumata, Y. Vortex pinning in E^S^CaCi^Os tapes irradiated by ions / Y. Kazumata, H. Kumakura, K. Togano // Phys. Rev. B. — 1996. — Vol. 54. — P. 16206-16210.

10. High resolution electron microscopy of heavy-ion induced defects in superconducting Bi-2212 thin films in relation to their effect on jc / C. Traeholt, J. Wiesner, H.-W. Znadbergen et al. // Physica C.— 1996,— Vol. 268.— P. 161-172.

11. Damage morphology along ion traces in Au-irradiated Bi2Sr2CaCu20a; / D. X. Huang, Y. Sasaki, S. Okayasu et al. // Phys. Rev. B. 1998.-Vol. 57. - P. 13907.

12. Iron-based layered superconductor LafOi-xF^FeAs (x = 0.05 — 0.12) with Tc = 26 k / Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, H. Hosono // J. Am. Chem. Soc. 2008. - Vol. 130. - P. 3296-3297.

13. Coexistence of static magnetism and superconductivity in SmFeAsOia;Fx as revealed by muon spin rotation / A. J. Drew, C. Niedermayer, P. J. Baker et al. // Nat. Mater. 2009. - Vol. 8. - P. 310-314.

14. The intrinsic electronic phase diagram of iron-oxypnictide superconductors / C. Hess, A. Kondrat, A. Narduzzo et al. // Europhys. Lett.— 2009.— Vol. 87. P. 17005-1-17005-6.' I •, 1 v I f 1 J ! i I ' < • ' x x M 1 < i < \ i I i

15. Study of the critical current and irreversibility line of Bi2Sr2CaCu20s thin films irradiated with low-energy Co+ and Fe+ ions / N. Panarina, A. Bukharaev, Y. Talanov et al. // Physica C. 2007. - Vol. 467, № 1-2. -P. 85-90.

16. MWA and scanning-probe study of argon-ion irradiation effects on superconducting properties of Bi2Sr2CaCu20s thin films / N. Panarina, D. Bizyaev, V. Petukhov, Y. Talanov // Physica C. 2010. - Vol. 470, № 4. - P. 251-256.

17. Pinning effects in ceramic SmOi-^FxFeAs as revealed by microwave absorption / N. Y. Panarina, Y. I. Talanov, T. S. Shaposhnikova et al. // Phys. Rev. B. 2010. - Vol. 81, № 22. - P. 224509-1-224509-9.

18. Влияние никоэнергетического облученя на пиннинг в тонких пленках ВТСП / Ю. И. Таланов, А. Н. Бухараев, А. А. Валидов и др. // Сборник трудов XXXIV совещания по физике низких температур НТ-34, JIoo. —• 2006.- Т. 2.- С. 210-211.

19. Radiospectroscopic study of ion-implanted HTSC thin films /

20. A. N. Bukharaev, N. Y. Panarina, V. Y. Petukhov, Y. I. Talanov // Abstract book of International Conference EUROMAR, St. Petersburg, Russia. 2008. - P. 232.

21. Исследование влияния облучения ионами аргона на свойства тонких пленок Bi2Sr2CaCu208 / Н. Ю. Панарина, Д. А. Бизяев, Ю. И. Таланов,

22. B. Ю. Петухов // Сборник материалов конференции молодых ученых Казанского физико-технического института КазНЦ РАН, Казань. — 2009. —1. C. 34-40.

23. Microwave absorption study of polycrystalline SmOi^F^FeAs / N. Y. Panarina, Y. I. Talanov, T. S. Shaposhnikova et al. //J. Phys.: Conf. Ser.— 2009. Vol. 200, № 1. - P. 012154.

24. Ципенюк, Ю. М. Физические основы сверхпроводимости / Ю. М. Ципе-нюк // МФТИ. 2002. - Т. М. - С. 160.

25. Абрикосов, А. А. О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы / А. А. Абрикосов // ЖЭТФ.- 1957.- Vol. 32, № 6.-Р. 1442-1452.

26. Реальная структура и магнитные свойства высокотемпературных сверхпроводников / В. К. Власко-Власов, М. В. Инденбом, В. И. Никитенко и др. // СФХТ. 1990. - Т. 3, № 6. - С. 1199-1213.

27. Линтон, Э. А. Сверхпроводимость / Э. А. Линтон. — Москва: Мир, 1964. С. 196.|»! 11 <■'1' ' 1 ;, « ,

28. Вонсовский, С. В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, ферро-,антиферро-, и ферримагнетиков / С. В. Вонсовский. — М.: Наука, 1971.

29. Жен, П. Д. Сверхпроводимость металлов и сплавов / П. Д. Жен. — Москва: Мир, 1968. — Р. 142.-. -м!1' !' ! -¡.¡с! о ' ! , ' ¡: ■ 1 I ■ ; ! ■, ■

30. Казановский, Е. Я. Сверхпроводящие магнитные системы / Е. Я. Каза-новский, В. Ц. Карцев, В. Н. Шахтарин. — Ленинград: Наука, 1967. — С. 323.

31. Saint-James, D. Type-II Superconductivity / D. Saint-James, G. Sarma, E. J. Thomas. — Oxford: Pergamon, 1969. — P. 271.

32. Superconducting film and method of manufacturing the same / K. Matsumo-to, M. Mukaida, Y. Yoshida et al. / United States Patent 7772157.— 10 August 2010. URL: http://www.freepatentsonline.com/7772157.html.

33. Aloysius, R. P. Highly enhanced critical current density in Pr-added (Bi,

34. Pb)-2212 superconductor / R. P. Aloysius, P. Guruswamy, U. Syamaprasad // Supercond. Sei. Technol. 2005. - Vol. 18. - P. 427-431.

35. High critical current density and enhanced irreversibility field in superconducting MgB2 thin films / C. B. Eom, M. K. Lee, J. H. Choi et al. // Nature.— 2001. Vol. 411. - P. 558-560.

36. Enhancement of the high-magnetic-field critical current density of superconducting MgB2 by proton irradiation / Y. Bugoslavsky, L. F. Cohen,

37. G. K. Perkins et al. // Nature. 2001. — Vol. 411. - P. 561-563.

38. High critical currents in iron-clad superconducting MgB2 wires / S. Jin,

39. H. Mavoori, C. Bower, R. B. van Dover // Nature.— 2001.— Vol. 411.— P. 563-565.

40. Superconducting current density enhancement by heavy ion irradiation of^ ' , -' i ' 1 ■ i 5 Bi-2223 silver-clad tapes / L. Civale, A. D. Marwick, R. WheelerlV et al. //

41. Physica C. 1993. - Vol. 208. - P. 137-142.

42. Enhanced current density jc and extended irreversibility in single-crystal Bi2Sr2CaCu208 via linear defects from heavy ion irradiation / J. R. Thompson, Y. R. Sun, H. R. Kerchner et al. // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60. -P. 2306-2308.

43. Konczykowski, M. Flux pinning and creep from columnar defects in high temperature superconductors / M. Konczykowski // Physica C. — Vol. 209, № 1-3.

44. Xenikos, D. G. Ac susceptibility apparatus for measuring the transition of high-!Tc crystals, sintered samples, and films / D. G. Xenikos, T. R. Lamberg-er // Rev. Sei. Instrum. 1989. - Vol. 60, № 5. - P. 831-834.

45. Микросхемы для бытовой аппаратуры / И. В. Новаченко, В. М. Петухов, И. П. Блудов, А. В. Юровский. — М.: Радио и связь, 1989. — С. 383.

46. Gittleman, J. I. The pinning potential and high-frequency studies of type-II superconductors / J. I. Gittleman, B. Rosenblum // J. Appl. Phys. — 1968. — Vol. 39. P. 2617.

47. Bean, C. P. Magnetization of high-field superconductors / C. P. Bean // Rev. Mod. Phys. 1964. - Vol. 36. - P. 31.

48. Brandt, E. H. Superconductors of finite thickness in a perpendicular magnetic field: Strips and slabs / E. H. Brandt // Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 54.-P. 4246-4264.

49. Шмидт, В. В. Введение в физику сверхпроводников / В. В. Шмидт. — М.: Наука, 1982. С. 240.

50. Shaposhnikova, Т. Origin of the irreversible microwave absorption versus the state of vortex matter in Bi2Sr2CaCu20a; single crystals / T. Shaposhnikova, Y. Talanov, Y. Vashakidze // Physica C. 2003. - Vol. 385. - P. 383-392.

51. Ю.И., Т. Исследование вихревого состояния оксидных сверхпроводников методами микроволнового поглощения / Т. Ю.И. // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. — 2000. — Т. КФТИ КНЦ РАН. С. 220.

52. Khasanov, R. I. ESR investigation of the superconducting critical state in YBaCuO single crystals / R. I. Khasanov, Y. M. Vashakidze, Y. I. Talanov // Physica C. 1993. - Vol-. 218, № 1-2. - P. 51-58.

53. Critical state of an YBa2CU30a; strip in a perpendicular magnetic field as revealed by a scanning ESR probe / R. I. Khasanov, Y. I. Talanov,1221., I ' . \ I t I V i ' ll'K . I 41 I Я > , ll I I

54. Y. M. Vashakidze, G. В. Teitel'baum // Physica C. 1995.- Vol. 242.-P. 333-341.

55. Influence of twin planes in YiBa2Cu307 on magnetic flux movement and current flow / R. J. Wijngaarden, R. Griessen, J. Fendrich, .W. K. Kwok // Phys. Rev. B. 1997. - Vol. 55. - P. 3268.

56. Риссел, X. Ионная имплантация / X. Риссел, И. Руге.— М.: Наука, 1983.-С. 360.

57. Смирнова, JI. С. Вопросы радиационной технологии полупроводников / JI. С. Смирнова. — Новосибирск: Наука, 1980,— С. 296.

58. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-импланти-рованных примесей / А. Ф. Буренков, Ф. Ф. Комаров, М. А. Кумахов, М. М. Темкин. Минск: БГУ, 1980. - С. 349.

59. Гусева, М. И. Радиационный блистеринг / М. И. Гусева, Ю. В. Марты-ненко // УФН. 1981. - Т. 135. - С. 671-691.

60. Recovery of original superconducting properties in ion-irradiated YiBa2Cu307a; thin films / S. Vadlamannati, P. England, N. G. Stoffel et al. // Appl. Phys. Lett. 1990. - Vol. 57, № 21. - P. 2265-2267.

61. Xiao, Z. L. The effect of medium energy ion irradiation on the pinning force of YBaCuO films / Z. L. Xiao, J. Haring, P. Ziemann // Physica C. 1994. -Vol. 235-250, № 5.- P. 2979-2980.

62. Ziegler, J. F. The stopping and ranges of ions in solids / J. F. Ziegler, J. P. Biersack, U. Littmark. — Oxford: Pergamon, 1985. URL: www.srim.org.

63. Vortices in high-temperature superconductors / G. Blatter, M. V. Feigel-man, V. B. Geshkenbein et al. // Rev. Mod. Phys.— 1994.— Vol. 66.— P. 1125-1388.

64. Owens, F. J. Electromagnetic absorption in the copper oxide superconductors / F. J. Owens, C. P. Poole. — Dordrecht: Kluwer Academic, 1999. — P. 200.

65. Peculiarities of the vortex dynamics in YBa2Cu30x single crystals as revealed by irreversible microwve absorptiona / T. Shaposhnikova, Y. Vashakidze, R. Khasanov, Y. Talanov // Physica C. 1998. - Vol. 300. - P. 239-249.

66. Dulcic, A. Mechanisms of field-dependent microwave absorption in high-!Fc ceramic superconductors / A. Dulcic, B. Rakvin, M. Pozek // Europhys. Lett. 1989. - Vol. 10, № 6. - P. 593-598.

67. Inter- and intragranular effects in microwave absorption of (Bi-Pb)2Sr2Ca2Cu30j/ / V. Kataev, N. Knauf, B. Buchner, D. Wohlleben // Physica C. -1991. Vol. 165-171. - P. 21.

68. Tinkham, M. Introduction to superconductivity / M. Tinkham. — New York: McGraw-Hill, 1996. P. 219.

69. Rodrigues, P. Field and oxygen dependence of the magnetic irreversibility line in YBa2Cu307s / P. Rodrigues, J. Schaf, P. Pureur // Phys. Rev. B. —1.^ \ 5 1 l , . M ' ' !>'-(«» ,1994. Vol. 49. - P. 15292-15298.

70. Suppression of vortex motion in Lai.85Sro.i5Cu04 with the splayed configuration of columnar defects / X. Fan, M. Terasawa, T. Mitamura et al. // Physica C. 1997. - Vol. 282-287. - P. 2105-2106.

71. Irreversibility line of monocrystalline E^S^CaC^Og: Experimental evidence for a dimensional crossover of the vortex ensemble / A. Schilling, R. Jin, J. D. Guo, H. R.Ott // Phys. Rev. Lett. 1993. - Vol. 71.- P. 1899-1902.

72. Magnetic pinning of the vortex lattice by arrays of submicrometric dots / C. Kessler, B. Nebendahl, D.-N. Peligrad et al. // Physica C.— 1994. — Vol. 219. P. 233-240.

73. Talanov, Y. Studies of high temperature superconductors / Y. Talanov. — New York: Nova Science, 2005. P. 169.

74. Darhmaoui, H. Crossover effects in the temperature dependence of the critical current in YiBa2Cu307s / H. Darhmaoui, J. E. Jung // Phys. Rev. B. — 1996. Vol. 53. - P. 14621-14630.

75. Bardeen, J. Theory of the motion of vortices in superconductors / J. Bardeen, M. J. Stephen // Phys. Rev. 1965. - Vol. 140. - P. A1197-A1207.

76. Feigelman, M. V. Thermal fluctuations of vortex lines, pinning and creep in high-superconductors / M. V. Feigelman, V. M. Vinokur // Phys. Rev. B. 1990. - Vol. 41. - P. 8986-8990.