Оглавление
Оглавление..........................................................................-
Определения, обозначения и сокращения.............................................4
Введение............................................................................4
Актуальность......................................................................4
Научная новизна:..................................................................5
Практическая ценность.............................................................5
Публикации:.......................................................................6
На защиту выносятся:..............................................................7
Структура диссертации.............................................................8
1 Проблематика области исследований.................................................9
1.1 Сущность проблематики предметной области......................................9
1.2 Магнитосопротивление систем на основе В ГСП..................................10
1.3 Магнитосопротивление замещенных манганитов лантана...........................17
1.4 Постановка задачи............................................................23
2 Экспериментальные методики измерения.............................................25
2.1 Введение.....................................................................25
2.2 Установка для получения сильных импульсных магнитных полей...................26
2.3 Установка для измерения транспортных свойств твёрдых тел в магнитных полях... 34
2.4 Вибрационный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом.......................36
2.5 Методики измерения магнитосопротивления в стационарных и импульсных магнитных полях................................................................39
2.6 Приготовление и состав образцов..............................................41
2.7 Выводы к главе 2.............................................................45
3 Причины различного поведения магниторезистивпої о эффекта в гранулярных нттриевых и висмутовых системах....................................................47
3.1 Введение................................................................... 47
3.2 Влияние термомагнитной предыстории на резистивное состояние
пол «кристаллических УВазСизО? и Вії иРЬизБгі дСазСизОч..........................48
3.2.1 Влияние термомагнитной предыстории на резистивное состояние
пол и кристаллического УВагСизО?...............................................48
3.2.2 Влияние термомагнитной предыстории на резистивное состояние поликристалла
и тскстурированных образцов Bi1.8Pbo.3Sr1 і>Са2СизО\...........................54
3.3 Линия необратимости и диссипация в межгранульных границах и гранулах в соединениях УВа2СизО? и Вії «РЬозЗг^СагСизОч...................................54
3.4 Вклад в магнитосопротивление от межгранульных границ и кристаллитов. Различие в поведении в соединениях УВагСизО? и Ві| аРЬозЯїт уСазСщОч....................58
3.5 Причины различного поведения магнитосопротивлення в соединениях УВа2Сиз07 и К і і .вРЬц зБгн)Са2СіідОх..................................................... 65
3.6 Выводы к главе 3......................:.......................................69
4 Релаксация магнитосопротивлення монокристаллического (Ьао.5Еио5)о.7РЬ|).зМпОз, после воздействия импульсного магнитного поля.............................................70
4.1 Введение......................................................................70
4.2 Релаксация магнитосопротивлення...............................................70
4.3 Температурная эволюция параметра т............................................74
4.4 Выводы к главе 4..............................................................76
Заключение..........................................................................76
Благодарности.....................................................................77
Список использованных литературных источников.......................................79
Приложения..........................................................................88
Приложение 1. Описание устройства и работы установки импульсных магнитных полей......................................................................... 88
Приложение 2. Блок схемы-иерархии н внешний вид интерфейса программ автоматизации описанных установок...............................................94
Определения, обозначения и сокращения
ВТСП- высокотемпературный сверхпроводник.
ВАХ - вольт-амперная характеристика.
YBCO - состав УВа2С11з07.
BSCCO - состав Bi|.8Pbo.3Sr,.9Ca2Cu3Ov
Bi-text -состав 70%Bi|gPbo.3Sri.yCa2Cii30x+0-30%Ag.
KMC - колоссальное магнитосопротивление.
ФМ - ферромагнетик.
АФМ - антиферромагнетик.
СТ-1 - установка по исследованию транспортных свойств твердых тел
во внешних магнитных нолях на основе электромагнита ФЛ-1.
Vol % - обозначение содержания ингредиента в объемных процентах.
МР - магнитосопротивление.
Введение
Актуальность.
ВТСП и замещенные манганиты лантана представляют собой сложные оксиды переходных металлов, которые имеют богатые фазовые диаграммы, включающие области с разнообразными магнитными и электронными свойствами, переходы металл-изолятор, сверхпроводимость и т.п. Таким образом, данные объекты представляют большой научный и практический интерес. Так, сильные электронные корреляции приводят к чрезвычайному усложнению электронной структуры в веществе, что приводит к разнообразию свойств металлов и диэлектриков, ионных и ковалентных кристаллов, ферромагнитному, антиферро.магнитному, орбитальному, зарядовому упорядочению, фазовым расслоениям, промежуточным валентностям и другим явлениям. Такое обилие явлений заманчиво для использования в различных практических приложениях, о чем, например,
4
указано в обзоре авторов [1]. Подобие некоторых свойств В ГСП и других сложных оксидов переходных металлов (сильное взаимодействие носителей с решеточными и спиновыми возбуждениями, изменение транспортных свойств под действием внешних факторов (ноле, температура), переход металл - диэлектрик), и сверхпроводимость в одном и ферромагнетизм в другом говорят о том, что ни одно из присущих этим соединениям физических явлений не может рассматриваться изолированно. Можно надеяться, что но мере изучения столь далеких, на первый взгляд, явлений как ВТСП и КМС удастся установить причины аналогий и различий веществ, принадлежащих, по сути, к одному классу соединений - сложным оксидам переходных металлов. Таким образом, исследование фундаментальных свойств сложных оксидов переходных металлов является важным направлением современной физики твердого тела.
Научная новизна:
К научной новизне данной работы можно отнести следующее.
1. Обнаружены общие закономерности и различия влияния
термомагнитной предыстории на эффекты магнитосопротивлеиия в поликристаллических ВТСП.
2. Обнаружена быстрая релаксация магнитосопротивлеиия после импульсного воздействия магнитного поля в монокристаллических замещенных манганитах лантана, которая связана с примесным фазовым расслоением в них.
Практическая ценность.
В данной работе изучаются . магнитотранспортные свойства
поликристаллических ВТСП на основе иггрия, висмута, а также влияние
воздействия импульсного магнитного поля на релаксацию
магнитосопротивления в замещенных манганитах лапгапа. Практический
интерес в таких соединениях представляет возможное использование эффектов высокотемпературной сверхпроводимости и колоссального магнитосопротивления. Так же, к практической значимости работы можно отнести разработку и создание новых экспериментальных установок но исследованию магнитотранспортных свойств твердых тел в широком интервале полей и температур.
Публикации:
Статьи в журналах из перечня ВАК:
1. Balaev D. A., Popkov S. 1., Semenov S. V., Bykov A. A., Shaykhutdinov K. A., Gokhfeld D. М., Petrov М. I. Magnetorcsistance hysteresis of bulk textured Bi| xPbojSri.pC^CujCX+Ag ceramics and its anisotropy // Physica C: Superconductivity. -2010- Vol. 470, № 1. - P. 61-67.
2. Балаев Д. А., Быков А. А., Семенов С. В., Попков С. И., Дубровский А. А., Шайхутдинов К. А., Петров М. И. Общие закономерности .магниторезистивных эффектов в поли кристаллических иттриевой и висмутовой системах ВТСП // ФТТ. - 2011 - Т. 53, № 5. - С. 865 -874.
3. Balaev D. A., Popkov S. I., Semenov S. V., Bykov A. A., Sabitova E. I., Dubrovskiy A. A., Shaykhutdinov K. A., Petrov М. I. Contributions from Inter-grain Boundaries to the Magneto-resistive Effect in Polycrystalline High-Тс Superconductors. The Underlying Reason of Different Behavior tor \ BCO and BSCCO Systems // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. - 201 1 - Vol. 24, X» 7. - P. 2129-2136.
Сборники материалов конференций:
1. Ill Международная Конференция «Фундаментальные Проблемы Высокотемпературной Сверхпроводимости» ФПС’08 13-17 Октября 2008 года г. Звенигород С. I 13-114.
6
2. IV Четвертая Международная Конференция «Фундаментальные
Проблемы Высокотемпературной Сверхпроводимости» ФПС 11 3-7
Октября 2011, г. Звенигород, С. 179.
3. V Байкальская Международная Конференция «Магнитные Материалы. Новые Технологии» 21-25 Сентября 2012, г. Иркутск, С. 130.
Электронная публикация
1. Bykov A.A., Popkov S.I., Shaykhutdinov K.A., Sablina K.A. Magnetoresistance relaxation in (LaoiKuo^o-PbiuMnO.-* single crystals under the action of a pulse magnetic field. // URL: http://arxiv.org/abs/1204.3987. Дата обращения: 1.04.2012
На защиту выносятся:
1. Результаты измерения магнитных и транспортных характеристик
поликристаллических УВа^СизО?, Bii.sPbojSrj.yCaiCuKX и текстуры Bi [ $Pbo.iSri 9Са2СизОх + Ag, а именно зависимостей R(T), R(H), М(Н), М(Т).
2. Результаты измерений вольт-амперных характеристик вышеуказанных образцов.
3. Результаты измерений релаксации магнитосопротивления в замещенных мангаиитах лантана (Ьао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз после выключения сильного импульсного магнитного поля. Анализ полученных результатов согласно общепризнанных! представлениям о магнитосопротивлении в замещенных манганитов лантана.
Апробация.
Результаты, полученные в работе, докладывались на следующих конференциях: III Международная Конференция «Фундаментальные
Проблемы Высокотемпературной Сверхпроводимости» ФПС’08 13-17
7
Октября 2008 года, г. Звенигород ; IV Международная Конференция «Фундаментальные Проблемы Высокотемпературной Сверхпроводимости» ФПС’11 3-7 Октября 2011, г. Звенигород ; V Байкальская Международная Конференция «Магнитные Материалы. Новые Технологии» 21-25 Сентября 2012, г. Иркутск.
Структура диссертации
В разделе «Проблематика области исследований» проведен обзор теоретических и экспериментальных работ, в которых исследуются магнитотранспортные свойства различных ВТСП соединений, а также замещенных мангапитов лантана и описаны некоторые физические процессы, происходящие в них. В конце раздела дана постановка задачи.
В разделе «Экспериментальные методики исследований» приведены методики синтеза образцов ВТСП УВа2Си307, Bi1.sPbo.3Si19Са2СизОч, текстуры 70% Вц яРЬо.з8г|.9Са2СизОч + 30% Ag и монокристаллического замещенного манганита лантана (Ьа„.5Еио5)о.7РЬо.зМпОз, а также характеризация данных образцов. В разделе описаны экспериментальные установки и программы автоматизации, в создании которых автор принимал участие, а также методики измерения сопротивления указанных образцов при различных температурах, основанные на стандартном 4-х зондовом методе и методе фазового детектирования (ЭЫ методика).
В третьем разделе приведены результаты экспериментального исследования транспортных и магнитных свойств ноликрисгаллических ВТСП УВСО и ВБССО систем. Обнаруженное различное поведение магнитосопротивления УВСО и В8ССО систем в различных режимах измерений объяснено слабым пинингом и более низкими величинами полей необратимости для висмутовых ВТСП.
В четвертом разделе приведено исследование релаксации магнитосопротивления в (БаозЕио^о.пРЬо.зМпОз с характерными временами
- Киев+380960830922