НВЧ властивості плівок ВТНП
Залишковий поверхневий НВЧ опiр в надпровіднику
Поведінка надпровідників в зовнішніх магнітних полях. Надпровідники другого роду
Поведінка тонких плівок ВТНП у магнітному полі. Модель Коффі - Клема
Методика вимірювання поверхневого імпедансу і аналіз вимог до вимірювальних резонаторів
Атестація плівок по НВЧ втратам
Опис експерементальної установки
Навигация
Залишковий поверхневий НВЧ опiр в надпровіднику
Высокотемпературная сверхпроводимость
47733
знака
9
таблиц
18
изображений
1.4. Залишковий поверхневий НВЧ опiр в надпровіднику.
В попереднiх роздiлах була побудована модель, що описує основнi електродинамiчнi властивостi ВТНП. Найбiльш залежність поверхневого імпедансу від температури важливими з точки зору застосування ВТНП в НВЧ та швидкодiючих пристроях є температурнi i частотнi залежностi Z цих матерiалiв[4].
Проте при достатньо низьких температурах експериментальна починає відхилятися від теоретичної, а при Т®0 вона досягає асимптотичного значення.Тобто, гранично досягненнi параметри реальних надпровiдних зразкiв визначаються їх реальною структурою, однорiднiстю, наянiстю дефектiв i т.д.
 | |||||
 | |||||
| |||||
Рис 1.4.1. Плівка ВТНП з включеннями ненадпровідної фази: а - модельне представлення; б - гранули, розділені ненадпровідними прослойками.
Дивимось модельну структуру ( рис.1.4.1 а ) надпровідникової плівки, пронизаної циліндрами із матеріала, який володіє нормальною провідністю. Такі циліндри можуть бути утворені нормально провідною фазою, яка розташована між надпровідними гранулами, які
володіють стовбчатою структурою ( рис.1.4.1 б ). Властивості між гранульних контактів не приймаються до уваги, поскільки нас цікавить лише наявність нормальної фази між гранулами. Допустимо, що нормальні стовбчики мають циліндричну форму з діаметром 2а, в той як на кожний стовбчик припадає середня площа pR0 поверхні плівки. Оцінимо долю об’єму плівки h, яку займають нормальні циліндри:
.
(1.4.1)
Припустимо, що a<<lL, h<0.1. В протилежному випадку не можна припускати , що поле поза циліндричних включень однорідне. Тоді прийшлося би враховувати вплив полів циліндрів один на одного. Надпровідний матеріал плівки характаризується дієлектричною проникністю
,
(1.4.2)
а нормально провідний матеріал циліндричних включень - діелектричною проникністю
.
(1.4.3)
Тут sN - провідність, яка забеспечується носіями заряда, неперейшовшими в надпровідний стан, а sі - провідність матеріалу включень, які при заданій температурі не переходять в надпровідний стан. Вцілому можливо, що sі>>sN, оскільки в надпровіднику при T<<TC величина sN зменшується і може стати досить малою.
При відомій величині eext i ein легко подати зв’язок між напруженням зовнішнього Еext і внутрішнього Ein електричного поля. Для циліндра, вісь якого перпендикулярна вектору поля, цей зв’язок має вигляд:
.
(1.4.4)
Підставляючи (1.4.2 , 1.4.3) в (1.4.4), отримаємо
, (1.4.5)
де 
, S=si/sN. Замітимо, що Ein=2 Еext при WS<<1, тобто на низьких частотах поле концентрується в нормальних включеннях. На досить високих частотах
,
(1.4.6)
що при si < sN дає ослаблення поля всередені включень. Запишемо вираз для густини струму в основній масі надпровідника
(1.4.7)
і всереднні нормальних електричних включень 
.
Визначемо середній ефективний струм
. (1.4.8)
Покладаючи зв’язок між jeff i Eext у вигляді
, (1.4.9)
знайдемо
; (1.4.10)
. (1.4.11)
Незначна зміна lL за рахунок нормально провідних включень не представляє інтересу, в той час як seff може сильно перебільшувати sN, що повинно вплинути на величину R. Використовуючи отримані вирази для seff , отримаємо для плівки співвідношення, яка містить нормальні включення
, (1.4.12)
де
. (1.4.13)
З даних розрахунків [ 12 ] отримано, що для неоднорідного надпровідника в інтервалі частот 10-3<W<3×10-2 поверхневий опір змінюється пропорційно W при h=0,03 і пропорційно W1/2 при h=0,1, в той час як для однорідного надпровідника R~w2. Якщо при Т<Tc в експеременті R не пропорційно w2, то це служити вказівкою на неоднорідність зразка. Великий вклад в НВЧ поверхневий опір ВТНП-матеріала при Т<Tc можуть дати і міждоменні стінки при наявності двійникування в епітаксіальній плівці.
При поганій якості технології плівка може представляти собою систему кристалітів, з’єднаних між собою задопомогою контактів, володіючих якостями джозефсонівських слабких зв’язків, і в цьому випадку R помітно збільшується. В експеременті можна відрізнити однорідну плівку від плівки, що містить систему джозефсоновських контактів, поміщаючи зразок в постійне магнітне поле і досліджуючи залежність R(H).
Експериментальнi данi [ 5 ] свiдчать про те, що додатковi втрати також пов'язанi iз захопленим магнiтним потоком. При охолодженнi в момент переходу у надпровiдний стану в надпровiднику може бути захоплений магнiтний потiк, пов'язаний з ненульовим значенням напруженостi магнiтного поля в робочому об'ємi. Домiшки, особливо магнiтнi, викликають локальнi змiни надпровiдної щiлини i призводять до виникнення в околi точок їх розташування iзольованих нормальних областей. Нерiвностi поверхнi навiть мiкроскопiчного масштабу призводять до значних втрат. Гострий виступ на поверхнi надпровiдника викликає вищу напруженiсть магнiтного поля, нiж в середньому поблизу поверхнi, вона може навiть перевищувати її критичне значення.
Похожие работы
... реакторов. Несомненно, что использование сверхпроводимости будет в ближайшие годы расширяться - взять хотя бы квантовые компьютеры, в которых без сверхпроводимости не обойтись. Однако до сих пор природа необычной высокотемпературной сверхпроводимости остается для ученых загадкой. В обычных сверхпроводниках сверхпроводимость характеризуется параметром порядка, который может зависеть только от ...
... (за исключением тонкого поверхностного слоя толщиной 100...1000 ангстрем) оно всегда равно нулю. Именно эти два свойства - бесконечная проводимость и идеальный диамагнетизм - являются главными характеристиками сверхпроводимости. Исследования открыли ещё один важный эффект. Если увеличивать напряженность магнитного поля, то при некоторой величине его Н=Нс, называемой "критическое магнитное поле", ...
... фундаментальных исследований может, как правило, претендовать только на статус любителя по части их практических приложений. Тем не менее возможно указать на некоторые перспективы: -когда рассматривался как ВТСП карбин то мечты о его высокотемпературной сверхпроводимости можно было считать беспочвенными: уж очень сходен карбин по своей структуре с тем полимером , который предлагал Литлл и который ...
... невозможно. Практического применения высокотемпературные сверхпроводники на сегодняшний день не находят по причине их крайней дороговизны и хрупкости, однако разработки в этом направлении продолжаются. Сверхпроводящие материалы Явление сверхпроводимости при криогенных температурах достаточно широко распространено в природе. Сверхпроводимостью обладают 26 металлов. Большинство из них ...
0 комментариев