Объект исследования

Высокотемпературные сверхпроводящие свойства устойчиво показывают четыре группы веществ: лантановые сверхпроводники, иттриевые сверхпроводники, две группы материалов на основе висмута и таллия. Наиболее изученными на сегодняшний день являются иттриевые сверхпроводники на основе оксидов меди YBа₂Сu₃O₇ с критической температурой в интервале 89-95 К. Электропроводность в этих материалах, в соответствии с современными представлениями, возникает благодаря перекрытию атомарных орбиталей Сu и О и обусловлена перемещением дырок в слоях Сu-О. Все свойства, в том числе и сверхпроводящие, в связи со слоистой структурой этих материалов носят ярко выраженный анизотропный характер. Создание высококачественных монокристаллических ВТСП тонких пленок требует выполнения следующих условий: хорошего соответствия параметров кристаллических решеток подложки и ВТСП материала; соответствия их коэффициентов термического расширения и отсутствия химического взаимодействия. Изготовление ВТСП структур с заданными параметрами является самостоятельной сложной технологической задачей.

В качестве объектов исследования в практикуме используются различные тонкопленочные структуры, выполненные, главным образом, из монокристаллических пленок YBа₂Сu₃O₇ (толщиной ~ 250 нм) на монокристаллических и бикристаллических подложках SrTiO₃ (титанат стронция). Ниже приведена фотография тонкотленочного ВТСП СКВИДа.

Перечень лабораторных работ

Полный практикум будет включать пять лабораторных задач, в ходе выполнения которых, студенты смогут самостоятельно изучить явления перехода в сверхпроводящее состояние, эффект Мейсснера, эффекты Джозефсона, принципы работы СКВИДов.

Все измерения начинаются с подготовительных мероприятий, включающих:

• установку образца в измерительную штангу;

• заливку в криостат жидкого азота;

• охлаждение штанги с образцом до температуры 77 К;

• включение и прогрев аппаратуры.

При выполнении каждой лабораторной задачи используется определенный тип ВТСП образца и определенный режим работы измерительной системы.

В настоящее время подготовлены к работе две практические задачи:

1. Измерение вольт-амперных и вольт-полевых характеристик ВТСП сквида.

2. Изучение работы сквид магнитометра.

В 2006 году планируется подготовить к работе следующие три практических работы.

Все названия задач, типы используемых образцов и температурный режим измерений сведены в следующую таблицу.