Фундаментальное материаловедение

Создание тонкопленочного композита c повышенной токонесущей способностью на
основе YBa2Cu3O7-δ и наноструктурированных включений Y2O3
Бойцова О.В. 1 , Самойленков С.В. 2 , Кауль А.Р. 3
аспирант 1 , к.х.н. 2 , д.х.н., профессор 3
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
E–mail: boytsova@gmail.com
В наши дни ВСТП-ки вновь являются объектами интенсивных исследований. Это
связано с успехами в развитии длинномерных токонесущих изделий, применяемых в
самых разных областях науки и техники (например, силовые кабели, трансформаторы,
электромагниты). Для практического использования сверхпроводников безусловно
важно, чтобы материал имел возможно более высокие Jc и величины критических
магнитных полей. Для некоторых применений приемлемые значения Jc имеют порядок
10 5 А/см 2 и более в магнитных полях, превышающих 1Тл.
Это обуславливает перспективность работ по созданию композиционных
материалов на основе ВТСП, в которых повышение плотности критического тока Jc
происходит за счет высокодисперсных включений посторонних фаз (они могут служить
эффективными центрами пиннинга магнитных вихрей). Значимые результаты
достигнуты в области создания лент на основе YBa2Cu3O7-δ на битекстурированных
металлических подложках.
Основной целью исследования является разработка способов увеличения
плотности критического тока в тонких пленках ВТСП YBa2Cu3O7-δ, основанных на
формировании микро- и нановключений несверхпроводящих фаз, являющихся центрами
пиннинга. Методом осаждения из газовой фазы были получены тонкие эпитаксиальные
плёнки YBa2Cu3O7-δ на монокристаллических подложках SrTiO3(001). Полученные
образцы охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, дифракции отраженных
электронов, атомно-силовой микроскопии, сканирующей электронной и оптической
микроскопии. Совместный анализ этих данных свидетельствует об эпитаксиальном
росте пленок YBa2Cu3O7-δ с-ориентации на подложках. Поверхность образцов
содержащих избыток Y однородна, т.о. включения Y2O3 встроены в матрицу
сверхпроводника. Наблюдается преимущественный рост включений в направлении (110)
и (001), что соответствует минимальным значениям рассогласования параметров
кристаллических решеток YBa2Cu3O7-δ и Y2O3.
Для характеристики пленок ВТСП успешно применена спектроскопия
комбинационного рассеяния. Из соотношения интенсивностей фононных мод,
соответствующих колебаниям атомов кислорода (500см -1 и 340см -1 ), рассчитан индекс
нестехиометрии в YBa2Cu3O7-δ.
Также были изучены температурные зависимости намагниченности и
электросопротивления для тонкопленочных композитов, вычислены значения Тс (около
90К) и плотности критического тока: до jc(77K)=2.2×10 6 A/cm 2 .