ИСТИНА

Большинство применений ВТСП-ленты второго поколения относится к устройствам, в которых лентам предстоит функционировать во внешних магнитных полях величиной от единиц до десятков Тл, в несколько раз снижающих их критические токи. В связи с этим особое внимание уделяется мерам по улучшению устойчивости критического тока по отношению к внешнему магнитному полю. Для этого широко применяются различные включения несверхпроводящих фаз, служащие местами закрепления (пиннинга) вихрей Абрикосова, дрейф которых лимитирует критический ток. Данная работа посвящена синтезу тонких пленок нанокомпозитов, состоящих из матрицы YBa2Cu3O7 или GdBa2Cu3O7 (YBCO или GdBCO) и наноразмерных включений перовскитов BaZrO3 и BaSnO3 (BZO и BSO). Синтез композитов на основе GdBCO осуществлялся методом импульсного лазерного осаждения (Pulsed Laser Deposition – PLD), на основе YBCO – химическим осаждением из газовой фазы с использованием металлорганических (бета-дикетонатных) прекурсоров (Metal Organic Chemical Vapor Deposition – MOCVD). В качестве подложки выступали ленты из никелевого сплава хастеллой С276, покрытые следующей системой буферных слоев: CeO2(опционально)/LaMnO3/IBAD-MgO/a-Y2O3/a-Al2O3/Hastelloy. Осаждения проводились в режиме непрерывной перемотки лент. Варьируемыми параметрами выступали состав композита (0-20% мольных перовскитной добавки), температура подложки, и скорость роста пленки (в PLD варьировалась за счет частоты лазерных импульсов, в MOCVD – за счет скорости подачи смеси прекурсоров). Конечной целью работы является повышение критической плотности тока во внешних магнитных полях по сравнению с нелегированными пленками ВТСП. Состав композитов контролировалась методами рентгено-локального микроанализа и масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. При помощи рентгено-дифракционных методов (РФА, phi- и omega-сканирование) было показано, что биаксиальная текстура ВТСП сохраняется с некоторым снижением остроты при введении перовскитных добавок, а включения перовскита сами обладают биаксиальной текстурой в силу когерентного сращивания с матрицей. Из-за различия параметров элементарных ячеек матрица и включения испытывают взаимные деформации. Для нанокомпозита GdBCO-BSO имеются данные ПЭМ ВР, показывающие, что BSO формирует наноколонны, протяженностью от сотни нм и диаметром порядка 5 нм, вытянутые в перпендикулярном поверхности пленки ВТСП направлении и окруженные деформированной зоной ВТСП. Содержание BSO в нанокомпозите определяет концентрацию наноколонн, но не влияет на их размер и форму. Измерения критических токов при 77 К осуществлялись 4-контактным методом в полях в полях до 8 Тл, перпендикулярных и параллельных поверхности образцов. Было показано, что добавки снижают критический ток в собственном поле и внешних полях, параллельных поверхности образца, но повышают его в поле 0,5-2,5 Тл, перпендикулярном поверхности образца на величину до 10%. Это наблюдалось для 6,5% BaSnO3 при условии достаточно медленной скорости роста. Для температур 4-65 К критический ток в перпендикулярном магнитном поле определялся на основе данных гистерезиса намагниченности. При температурах 4-30 К критический ток увеличивается более чем на 40% в полях 0-5 Тл и более чем на 20% в полях до 9 Тл. По мере снижения температуры эффект повышения критического тока за счет включений проявляется сильнее и имеет место в более широком интервале полей.