Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках

Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках

Обнаружен эффект усиления пиннинга в ВТСП материалах поверхностными магнитными микрочастицами, полученными методом ионной имплантации. Измерения проведены методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения. В монокристалли ческом Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ ансамбль магнитных частиц формировался непосредс...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2002
Автори: Тогулев, П.Н., Базаров, В.В., Хайбуллин, И.Б., Сулейманов, Н.М.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2002
Назва видання:Физика низких температур
Теми:
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130207
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках / П.Н. Тогулев, В.В. Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 4. — С. 360-364. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-130207
record_format dspace
spelling irk-123456789-1302072018-02-10T03:03:05Z Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках Тогулев, П.Н. Базаров, В.В. Хайбуллин, И.Б. Сулейманов, Н.М. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Обнаружен эффект усиления пиннинга в ВТСП материалах поверхностными магнитными микрочастицами, полученными методом ионной имплантации. Измерения проведены методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения. В монокристалли ческом Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ ансамбль магнитных частиц формировался непосредственно в приповерхностном слое сверхпроводника путем имплантации ионов Fe⁺ с последующим отжигом. В экспериментах с YBa₂Cu₃O₇ магнитные микрочастицы железа формировались отдельно в пленках SiO₂, которые затем накладывали на поверхность тонкой пленки YBa₂Cu₃O₇, и измерения проводили на составной структуре. В обоих случаях обнаружено усиление пиннинга. В пределах выбранных режимов имплантации эффект пиннинга возрастает с повышением дозы имплантации ионов железа. A reinforcement of pinning in high-Tc superconducting materials by surface magnetic microparticles obtained by ion implantation is observed. Measurements are made by the method of magnetically modulated microwave absorption. In single crystals of Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ an ensemble of magnetic particles is formed directly in a subsurface layer of the superconductor by the implantation of Fe⁺ ions followed by annealing. In experiments with YBa₂Cu₃O₇ the magnetic microparticles of iron were formed individually in SiO₂ films which were then applied to the surface of a thin film of YBa₂Cu₃O₇, and measurements were made on the composite structure. In both cases reinforcement of the pinning is observed. In the limits of the chosen implantation regimes the pinning effect becomes stronger with increasing fluence of implanted iron atoms. 2002 Article Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках / П.Н. Тогулев, В.В. Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 4. — С. 360-364. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.25.Nf, 74.60.Ge http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130207 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
spellingShingle Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Тогулев, П.Н.
Базаров, В.В.
Хайбуллин, И.Б.
Сулейманов, Н.М.
Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
Физика низких температур
description Обнаружен эффект усиления пиннинга в ВТСП материалах поверхностными магнитными микрочастицами, полученными методом ионной имплантации. Измерения проведены методом магнитно-модулированного микроволнового поглощения. В монокристалли ческом Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ ансамбль магнитных частиц формировался непосредственно в приповерхностном слое сверхпроводника путем имплантации ионов Fe⁺ с последующим отжигом. В экспериментах с YBa₂Cu₃O₇ магнитные микрочастицы железа формировались отдельно в пленках SiO₂, которые затем накладывали на поверхность тонкой пленки YBa₂Cu₃O₇, и измерения проводили на составной структуре. В обоих случаях обнаружено усиление пиннинга. В пределах выбранных режимов имплантации эффект пиннинга возрастает с повышением дозы имплантации ионов железа.
format Article
author Тогулев, П.Н.
Базаров, В.В.
Хайбуллин, И.Б.
Сулейманов, Н.М.
author_facet Тогулев, П.Н.
Базаров, В.В.
Хайбуллин, И.Б.
Сулейманов, Н.М.
author_sort Тогулев, П.Н.
title Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
title_short Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
title_full Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
title_fullStr Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
title_full_unstemmed Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
title_sort усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках
publisher Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate 2002
topic_facet Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130207
citation_txt Усиление пиннинга поверхностными магнитными микрочастицами в высокотемпературных сверхпроводниках / П.Н. Тогулев, В.В. Базаров, И.Б. Хайбуллин, Н.М. Сулейманов // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 4. — С. 360-364. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series Физика низких температур
work_keys_str_mv AT togulevpn usileniepinningapoverhnostnymimagnitnymimikročasticamivvysokotemperaturnyhsverhprovodnikah
AT bazarovvv usileniepinningapoverhnostnymimagnitnymimikročasticamivvysokotemperaturnyhsverhprovodnikah
AT hajbullinib usileniepinningapoverhnostnymimagnitnymimikročasticamivvysokotemperaturnyhsverhprovodnikah
AT sulejmanovnm usileniepinningapoverhnostnymimagnitnymimikročasticamivvysokotemperaturnyhsverhprovodnikah
first_indexed 2025-07-09T13:04:00Z
last_indexed 2025-07-09T13:04:00Z
_version_ 1837174611687505920
fulltext Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 4, c. 360–364Òîãóëåâ Ï. Í., Áàçàðîâ Â. Â., Õàéáóëëèí È. Á., Ñóëåéìàíîâ Í. Ì.Óñèëåíèå ïèííèíãà ïîâåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêàõ Togulev P. N., Bazarov V. V., Khaibullin I. B., and Suleimanov N. M.Reinforcement of pinning by surface magnetic microparticles in high-Tc superconductors Óñèëåíèå ïèííèíãà ïîâåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêàõ Ï. Í. Òîãóëåâ, Â. Â. Áàçàðîâ, È. Á. Õàéáóëëèí, Í. Ì. Ñóëåéìàíîâ Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî ÐÀÍ Ñèáèðñêèé òðàêò, 10/7, ã. Êàçàíü, 420029, Ðîññèÿ E-mail: bazarov@dionis.kfti.kcn.ru Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 14 íîÿáðÿ 2001 ã. Îáíàðóæåí ýôôåêò óñèëåíèÿ ïèííèíãà â ÂÒÑÏ ìàòåðèàëàõ ïîâåðõíîñòíûìè ìàã- íèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè, ïîëó÷åííûìè ìåòîäîì èîííîé èìïëàíòàöèè. Èçìåðåíèÿ ïðî- âåäåíû ìåòîäîì ìàãíèòíî-ìîäóëèðîâàííîãî ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ.  ìîíîêðèñòàë- ëè÷åñêîì Bi2Sr2CaCu2O8 àíñàìáëü ìàãíèòíûõ ÷àñòèö ôîðìèðîâàëñÿ íåïîñðåäñòâåííî â ïðèïîâåðõíîñòíîì ñëîå ñâåðõïðîâîäíèêà ïóòåì èìïëàíòàöèè èîíîâ Fe+ ñ ïîñëåäóþùèì îòæèãîì.  ýêñïåðèìåíòàõ ñ YBa2Cu3O7 ìàãíèòíûå ìèêðî÷àñòèöû æåëåçà ôîðìèðîâàëèñü îòäåëüíî â ïëåíêàõ SiO2 , êîòîðûå çàòåì íàêëàäûâàëè íà ïîâåðõíîñòü òîíêîé ïëåíêè YBa2Cu3O7 , è èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè íà ñîñòàâíîé ñòðóêòóðå.  îáîèõ ñëó÷àÿõ îáíàðóæåíî óñèëåíèå ïèííèíãà.  ïðåäåëàõ âûáðàííûõ ðåæèìîâ èìïëàíòàöèè ýôôåêò ïèííèíãà âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì äîçû èìïëàíòàöèè èîíîâ æåëåçà. Âèÿâëåíî åôåêò ïîñèëåííÿ ïiíiíãà ó ÂÒÍÏ ìàòåðiàëàõ ïîâåðõíåâèìè ìàãíiòíè- ìè ìiêðî÷àñòèíêàìè, îäåðæàíèìè ìåòîäîì iîííî¿ iìïëàíòàöi¿. Âèì³ðþâàííÿ ïðîâåäå- íî ìåòîäîì ìàãíiòíî-ìîäóëüîâàíîãî ìiêðîõâèëüîâîãî ïîãëèíàííÿ. Ó ìîíîêðèñòàëi÷íîìó Bi2Sr2CaCu2O8 àíñàìáëü ìàãíiòíèõ ÷àñòèíîê ôîðìóâàâñÿ áåçïîñåðåäíüî ó ïðèïîâåðõíåâî- ìó øàði íàäïðîâiäíèêà øëÿõîì iìïëàíòàöi¿ iîíiâ Fe+ ç íàñòóïíèì âiäïàëîì.  åêñïåðèìåí- òàõ ç YBa2Cu3O7 ìàãíiòíi ìiêðî÷àñòèíêè çàëiçà ôîðìóâàëèñÿ îêðåìî ó ïëiâêàõ SiO2 , ÿêi ïîòiì íàêëàäàëè íà ïîâåðõíþ òîíêî¿ ïëiâêè YBa2Cu3O7 , i âèìiðþâàííÿ ïðîâîäèëè íà ñêëàäåíié ñòðóêòóði.  îáîõ âèïàäêàõ âèÿâëåíî ïîñèëåííÿ ïiíiíãà.  ìåæàõ îáðàíèõ ðåæèìiâ iìïëàíòàöi¿ åôåêò ïiíiíãà çðîñòຠç ïiäâèùåííÿì äîçè iìïëàíòàöi¿ iîíiâ çàëiçà. PACS: 74.25.Nf, 74.60.Ge Óñèëåíèå ïèííèíãà ïîâåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè Ââåäåíèå Ïðîáëåìà ïîâûøåíèÿ ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêàõ (ÂÒÑÏ) ñòàíîâèòñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ îäíîé èç àêòóàëüíûõ çàäà÷ ôèçèêè âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ñâÿçè ñ çàäà÷àìè ïðàêòè÷åñ- êîãî ïðèìåíåíèÿ ýòèõ ìàòåðèàëîâ. Êàê èçâåñòíî, óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ïóòåì ñîçäàíèÿ â îáúåìå ñâåðõ- ïðîâîäÿùåãî ìàòåðèàëà îáëàñòåé (öåíòðîâ ïèí- íèíãà), â êîòîðûõ ïîäàâëåí ñâåðõïðîâîäÿùèé ïàðàìåòð ïîðÿäêà. Òàêèå îáëàñòè âîçíèêàþò â ìåñòàõ ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ èëè òàì, ãäå ëî- êàëüíî îáðàçóþòñÿ íàðóøåíèÿ õèìè÷åñêîãî ñî- ñòàâà îñíîâíîãî ìàòåðèàëà. Ñòàíäàðòíûì ñïîñî- áîì ñîçäàíèÿ òàêèõ äåôåêòîâ ÿâëÿåòñÿ îáëó÷åíèå ÂÒÑÏ ìàòåðèàëîâ ïîòîêîì ÷àñòèö âûñîêèõ ýíåð- ãèé: èîíàìè, íåéòðîíàìè, ïðîòîíàìè (ñì., íàïðè- ìåð, [1]).  ðåçóëüòàòå òàêîãî îáëó÷åíèÿ â âû- ñîêîòåìïåðàòóðíîì ñâåðõïðîâîäíèêå âîçíèêàþò êàê ñëó÷àéíî ðàñïðåäåëåííûå «òî÷å÷íûå», òàê è ñòîëá÷àòûå äåôåêòû, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò ñî- áîé ëèíåéíûå îáëàñòè àìîðôèçîâàííîãî ìàòåðèà- ëà âäîëü òðàåêòîðèé ÷àñòèö. Âçàèìîäåéñòâèå âèõ- ðåâûõ ëèíèé ìàãíèòíîãî ïîòîêà (ôëþêñîíîâ) ñ òàêèìè îáðàçîâàíèÿìè âîçíèêàåò çà ñ÷åò äåôîð- © Ï. Í. Òîãóëåâ, Â. Â. Áàçàðîâ, È. Á. Õàéáóëëèí, Í. Ì. Ñóëåéìàíîâ, 2002 ìàöèè òîêîâ âèõðåé ïðè ïðèáëèæåíèè âèõðÿ ê äåôåêòó [2–4]. Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíîå âíèìàíèå áûëî ñîñðå- äîòî÷åíî íà èññëåäîâàíèè âëèÿíèÿ ãåîìåòðè÷åñ- êèõ ïàðàìåòðîâ äåôåêòîâ íà ýôôåêòèâíîñòü ïèí- íèíãà. Âìåñòå ñ òåì, íåñîìíåííî, ÷òî ýëåêòðîííîå è ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèÿ äåôåêòîâ ìîãóò èãðàòü âàæíóþ ðîëü â ïèííèíãå âèõðåâûõ ëèíèé ìàãíèò- íîãî ïîòîêà â ñâåðõïðîâîäÿùèõ ìàòåðèàëàõ. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ ñîçäàíèå äåôåêòîâ, îáëàäàþùèõ ìàãíèòíûì ìîìåíòîì, è èññëåäîâàíèå èõ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âèõðÿìè â ñâåðõïðîâîäíèêå.  ïîñëåäíåå âðåìÿ îñîáûé èíòåðåñ âûçûâàþò èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ íà ïèííèíã âèõðåâûõ ëè- íèé ïîâåðõíîñòíûõ ìàãíèòíûõ îáðàçîâàíèé, êî- òîðûå ìîãóò áûòü ñîçäàíû êîíòðîëèðóåìûì îá- ðàçîì. Òàê, â ðàáîòå [5] îáíàðóæåíî óñèëåíèå ïèííèíãà â òîíêîé ñâåðõïðîâîäÿùåé ïëåíêå íèî- áèÿ, íàïûëåííîé íà èçãîòîâëåííûå ìåòîäîì ýëåê- òðîííîé ëèòîãðàôèè ñóáìèêðîííûå ìàãíèòíûå îáðàçîâàíèÿ. Ïîëó÷åíèå òàêèõ ïëåíîê ïðåäñòàâ- ëÿåò ñîáîé äîñòàòî÷íî ñëîæíóþ òåõíè÷åñêóþ çàäà÷ó, îñîáåííî â ñëó÷àå ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ÂÒÑÏ ìàòåðèàëîâ.  òî æå âðåìÿ ìàãíèòíûå ÷àñòèöû â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå ìîãóò áûòü ñîçäà- íû èìïëàíòàöèåé ìàãíèòíûõ èîíîâ.  íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàíî âëèÿíèå ïîâåðõíîñòíûõ ìàã- íèòíûõ îáðàçîâàíèé, ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì èîí- íîé èìïëàíòàöèè æåëåçà, íà ïèííèíã âèõðåâûõ ëèíèé â ÂÒÑÏ ìàòåðèàëàõ: ìîíîêðèñòàëëàõ Bi2Sr2CaCu2O8 è ïëåíêàõ YBa2Cu3O7 .  ðàáîòå èñïîëüçîâàíû äâà ìåòîäà ñîçäàíèÿ öåíòðîâ ïèííèíãà.  ñëó÷àå Bi2Sr2CaCu2O8 ìàã- íèòíûå öåíòðû ïèííèíãà ñîçäàâàëèñü èìïëàí- òàöèåé íèçêîýíåðãåòè÷åñêèõ èîíîâ æåëåçà íåïî- ñðåäñòâåííî â âèñìóòîâûé ñâåðõïðîâîäíèê.  ïëåíêàõ YBa2Cu3O7 ìàãíèòíûå ÷àñòèöû æåëåçà ôîðìèðîâàëèñü ìåòîäîì èîííîé èìïëàíòàöèè îò- äåëüíî â òîíêîé íåïðîâîäÿùåé ïëåíêå îêñèäà êðåìíèÿ SiO2 . Çàòåì ýòó ïëåíêó, ñî ñôîðìèðî- âàííûìè â íåé ìàãíèòíûìè ÷àñòèöàìè, íàêëàäû- âàëè íà ñâåðõïðîâîäÿùóþ ïëåíêó, è èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè íà ñîñòàâíîé ñòðóêòóðå. Íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî, òàêîé ïîäõîä ïðèìåíåí âïåðâûå. Äàííàÿ îðèãèíàëüíàÿ èäåÿ ïðèâëåêàòåëüíà òåì, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå ñâåðõïðîâîäíèê íå ïîäâåðãàåòñÿ ýôôåêòàì èîííîãî îáëó÷åíèÿ è ñóùåñòâåííî óï- ðîùàåòñÿ ïðîöåññ ïðîâåäåíèÿ èññëåäîâàíèé. Ýêñïåðèìåíò Âèñìóòîâûå ìîíîêðèñòàëëû Bi2Sr2CaCu2O8 ðàçìåðàìè 3×2×0,1 ìì ïðèãîòîâëåíû ìåòîäîì Áðèäæìàíà–Ñòîêáàðãåðà [6]. Òåìïåðàòóðà ñâåðõ- ïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà ñîñòàâëÿåò 84 Ê. Èìïëàí- òàöèþ èîíîâ æåëåçà ñ ýíåðãèåé 40 êý è äîçîé 6,6⋅1016 èîí/ñì2 ïðîâîäèëè íà óñêîðèòåëå ÈËÓ-3. Ñ öåëüþ ñîçäàíèÿ â îáðàçöå ìàãíèòíûõ ÷àñòèö æåëåçà ïðîâîäèëè ïîñëåèìïëàíòàöèîííûé îòæèã ïðè òåìïåðàòóðå 600°C. Ýôôåêò íàëîæåíèÿ (ñîñòàâíûå ñòðóêòóðû) èñ- ñëåäîâàëè ñ èñïîëüçîâàíèåì òîíêîé (∼ 100 íì) ïëåíêè âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ñâåðõïðîâîäíèêà YBa2Cu3O7 (YBCO) ñ òåìïåðàòóðîé ñâåðõïðîâî- äÿùåãî ïåðåõîäà 88 Ê, èçãîòîâëåííîé ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî íàïûëåíèÿ íà ïîäëîæêó Al2O3 . Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ìàãíèòíûõ ÷àñòèö â SiO2 èñïîëüçîâàíà ìåòîäèêà, îïèñàííàÿ â ðàáîòå [7]. Êàê ïîêàçàíî àâòîðàìè ýòîé ðàáîòû, ïîñëå áîì- áàðäèðîâêè èîíàìè æåëåçà ïëåíêè îêñèäà êðåì- íèÿ â ïðèïîâåðõíîñòíîì ñëîå ïëåíêè îáðàçóþòñÿ ôåððîìàãíèòíûå ÷àñòèöû æåëåçà ðàçìåðàìè îò 5 äî 60 íì â çàâèñèìîñòè îò äîçû èìïëàíòàöèè. Íàìàãíè÷åííîñòü ÷àñòèö îðèåíòèðîâàíà ïàðàë- ëåëüíî ïîâåðõíîñòè ïëåíêè. Ýòî ïîäòâåðæäàåòñÿ äàííûìè èçìåðåíèé ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà. Èñïîëüçîâàíû ïëàñòèíû ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ, íà ïîâåðõíîñòè êîòîðûõ ïóòåì îêèñëå- íèÿ â àòìîñôåðå ñóõîãî êèñëîðîäà áûëà ñôîðìè- ðîâàíà ïëåíêà SiO2 òîëùèíîé 250 íì. Êàê è â ñëó÷àå âèñìóòîâûõ îáðàçöîâ, èìïëàíòàöèþ èîíîâ Fe+ ñ ýíåðãèåé 40 êý è äîçàìè îò 3⋅1016 äî 3⋅1017 èîíîâ/ñì2 ïðîâîäèëè íà èîííîì óñêîðèòå- ëå ÈËÓ-3.  ðåçóëüòàòå òàêîãî îáëó÷åíèÿ ïîëó÷å- íû ïëåíêè îêñèäà êðåìíèÿ, ñîäåðæàùèå ìàãíèò- íûå ÷àñòèöû ðàçìåðàìè îò íåñêîëüêèõ åäèíèö äî íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ íàíîìåòðîâ. Íà ðèñ. 1 ïðè- âåäåíî ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêîå èçîáðàæå- íèå ó÷àñòêà ïëåíêè SiO2/Si ñ ÷àñòèöàìè Fe äëÿ äîçû èìïëàíòàöèè 1,2⋅1017 èîí/ñì2. Ðèñ. 1. Ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ó÷àñòêà ïëåíêè SiO2/Si, èìïëàíòèðîâàííîé èîíàìè Fe+ äîçîé 1,2⋅1017 èîí/ñì2. Óñèëåíèå ïèííèíãà ïîâåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 4 361 Íàìè òàêæå ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ ôåððî- ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà íà ïîëó÷åííûõ îáðàçöàõ Fe–SiO2 /Si äëÿ äâóõ îðèåíòàöèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ: ïàðàëëåëüíî ïëîñêîñòè îáðàçöà è ïåðïåíäè- êóëÿðíî åé.  ñëó÷àå ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè ðåçîíàíñ íàáëþäàëñÿ ïðè çíà÷åíèÿõ ïîëåé 1– 2 êÝ â çàâèñèìîñòè îò äîçû èìïëàíòàöèè, òîãäà êàê ïðè ïåðïåíäèêóëÿðíîé îðèåíòàöèè ðåçîíàíñ- íîå ïîëå èçìåíÿëîñü îò 6 äî 10 êÝ äëÿ òåõ æå äîç èìïëàíòèðîâàííûõ èîíîâ. Òàêîå ïîâåäåíèå ôåð- ðîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà óêàçûâàåò íà òî, ÷òî âîç- íèêàþùèå ÷àñòèöû èìåþò ôîðìó ñïëþñíóòîãî ýëèïñîèäà, ëåæàùåãî â ïëîñêîñòè ïëåíêè, è ÷òî ñ ðîñòîì äîçû èìïëàíòàöèè ïðîèñõîäèò óêðóïíå- íèå ÷àñòèö [7]. Äëÿ îöåíêè ýôôåêòèâíîñòè ïèííèíãà èñïîëü- çîâàí ìåòîä ìàãíèòíî-ìîäóëèðîâàííîãî ìèêðî- âîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ (ÌÂÏ). Ìåòîä ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïðè ïîìåùåíèè ñâåðõïðîâîäíèêà â ÑÂ× ðåçîíàòîð è ïðîòÿæêå ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ïðÿìîì è îáðàòíîì íàïðàâëåíèè â ïðèñóòñòâèè ìîäóëÿ- öèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ðåãèñòðèðóåòñÿ òàê íàçûâàå- ìàÿ ïåòëÿ ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ, øèðèíà êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì (ñì., íàïðèìåð, [8]): W = √2µωρn    2π a    3 Φ0 η2ω2   B Bc2    1/2 Up0 J0 Jc K    J0 Jc    , ãäå Up0 — ïîòåíöèàë ïèííèíãà; J0 — òîê, âû- çâàííûé ïðîòÿæêîé ìàãíèòíîãî ïîëÿ; Jc — êðè- òè÷åñêèé òîê; η — âÿçêîñòü ôëþêñîíà; ω — ÷àñòîòà ÑÂ× ïîëÿ; Φ0 — êâàíò ìàãíèòíîãî ïîòî- êà; a — ðàññòîÿíèå ìåæäó öåíòðàìè ïèííèíãà. Òàêèì îáðàçîì, ïðîâîäÿ îòíîñèòåëüíûå èçìå- ðåíèÿ øèðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà äî è ïîñëå ñî- çäàíèÿ ìàãíèòíûõ ÷àñòèö íà ïîâåðõíîñòè ñâåðõ- ïðîâîäíèêà, ìîæíî ñóäèòü îá ó÷àñòèè ýòèõ ÷àñòèö â ïèííèíãå âèõðåâûõ ëèíèé. Èçìåðåíèÿ ÌÂÏ ïðîâåäåíû íà ñïåêòðîìåòðå ÝÏÐ Áðóêåð BER 418s íà ÷àñòîòå 9,2 ÃÃö â ìàãíèòíîì ïîëå 2600 Ý, íàïðàâëåííîì ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè îáðàç- öà. ×àñòîòà ìîäóëÿöèè ñîñòàâëÿëà 100 êÃö. Ïðî- òÿæêó ïîëÿ îñóùåñòâëÿëè â èíòåðâàëå 200 Ý ñî ñêîðîñòüþ èçìåíåíèÿ ïîëÿ 3,3 Ý/ñ. Íèçêèå òåì- ïåðàòóðû äîñòèãàëèñü ñ èñïîëüçîâàíèåì ãåëèå- âîãî êpèîñòàòà. Ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìàÿ ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà ÌÂÏ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 2. Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñè- ìîñòü øèðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà W äëÿ âèñìóòî- âîãî îáðàçöà, â êîòîðûé èìïëàíòèðîâàíû èîíû æåëåçà. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, øèðèíà ïåòëè ãèñòåðåçèñà ÌÂÏ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ìîíîêðèñòàë- ëîâ Bi2Sr2CaCu2O8 âîçðàñòàåò ïîñëå èìïëàíòà- öèè â íèõ èîíîâ æåëåçà è ïîñëåäóþùåãî îòæèãà. Ýòî óêàçûâàåò íà âîçðàñòàíèå ïîòåíöèàëà ïèí- íèíãà, òàê êàê âñå çàäàâàåìûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïàðàìåòðû ïðè èçìåðåíèÿõ èñõîäíîãî è îáðàáî- òàííîãî îáðàçöîâ îñòàâàëèñü íåèçìåííûìè. Ïðî- âåäåííûå îöåíêè ðàñïðåäåëåíèÿ èìïëàíòèðîâàí- íûõ èîíîâ è èõ ãëóáèíû çàëåãàíèÿ (ïðîãðàììà TRIM, âåðñèÿ SRIM 98.01) ïîêàçàëè, ÷òî êîí- öåíòðàöèÿ èìïëàíòèðîâàííûõ èîíîâ ìàêñèìàëüíà Ðèñ. 2. Ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìàÿ ïåòëÿ ìèêðî- âîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ èòòðèé-áàðèåâîé ïëåíêè ïðè òåì- ïåðàòóðå 25 Ê. Ð — ìîùíîñòü ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷å- íèÿ, ïîãëîùàåìàÿ îáðàçöîì. Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû ïåòëè ãèñ- òåðåçèñà ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ èñõîäíîãî îá- ðàçöà Bi2Sr2CaCu2O8 (1) è îáðàçöà Bi2Sr2CaCu2O8 , èìïëàíòèðîâàííîãî èîíàìè æåëåçà (2). Îøèáêà ýêñ- ïåðèìåíòà ñîîòâåòñòâóåò ðàçìåðó ñèìâîëîâ. Ï. Í. Òîãóëåâ, Â. Â. Áàçàðîâ, È. Á. Õàéáóëëèí, Í. Ì. Ñóëåéìàíîâ 362 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 4 íà ãëóáèíå 20–40 íì, ò.å. ôàêòè÷åñêè â ïðèïî- âåðõíîñòíîì ñëîå îáðàçöà. Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñè- ìîñòè øèðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà ÌÂÏ èñõîäíîé ñâåðõïðîâîäÿùåé ïëåíêè YBCO è ïëåíêè YBCO, ñ íàëîæåííûìè íà íåå ðàçëè÷íûìè ïëåíêàìè, ñîäåðæàùèìè ìàãíèòíûå ÷àñòèöû. Êàê âèäíî, â ñîñòàâíîé ñòðóêòóðå, ñîñòîÿùåé èç ñâåðõïðîâîä- íèêà è íàëîæåííîé íà íåãî íåïðîâîäÿùåé ïëåí- êè, ñîäåðæàùåé ìàãíèòíûå ÷àñòèöû, íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå øèðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà ÌÂÏ. Ýòî óêàçûâàåò íà ýôôåêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó àíñàìáëåì ìàãíèòíûõ ÷àñòèö è âèõðåâûìè ëèíèÿ- ìè ìàãíèòíîãî ïîòîêà â ñâåðõïðîâîäíèêå. Ïðè÷åì ñ ðîñòîì äîçû îáëó÷åíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ è øèðèíà ïåòëè ãèñòåðåçèñà. Ïîíÿòü ìåõàíèçì ïèííèíãà â òàêîé ñèñòåìå ìîæíî â ðàìêàõ ñëåäóþùåé ìîäåëè. Ìàãíèòíûå ÷àñòèöû æåëåçà, îáðàçóþùèåñÿ â ïëåíêå SiO2 , èìåþò ðàçìåðû, ëåæàùèå â ïðåäåëàõ îò íåñêîëü- êèõ åäèíèö äî íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ íàíîìåòðîâ. Òàêèå ôåððîìàãíèòíûå îáðàçîâàíèÿ ìîæíî ðàñ- ñìàòðèâàòü êàê ýëåìåíòàðíûå ìàãíèòíûå äèïîëè. Ìàãíèòíûå ñèëîâûå ëèíèè ýòèõ ýëåìåíòàðíûõ ìàãíèòíûõ äèïîëåé áóäóò ïðîíèêàòü â ñâåðõïðî- âîäíèê, ïîñêîëüêó èõ íàìàãíè÷åííîñòü áîëüøå çíà÷åíèÿ ïåðâîãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ.  ðåçóëüòà- òå áóäåò âîçíèêàòü ýôôåêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå âèõðåé â ñâåðõïðîâîäíèêå ñ ìàãíèòíûìè ñèëîâû- ìè ëèíèÿìè ìèêðî÷àñòèö, êîòîðûå çàêðåïëåíû íà ìàãíèòíîé ÷àñòèöå. Çàìåòèì, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ òåîðåòè÷åñêèå ðàáîòû, îïèñûâàþùèå ìåõà- íèçì ïèííèíãà â òàêèõ ñîñòàâíûõ ñòðóêòóðàõ, òîëüêî íà÷èíàþò ïîÿâëÿòüñÿ, è â êà÷åñòâå ïðèìå- ðà ìîæíî ïðèâåñòè ðàáîòó [9]. Íàðÿäó ñ ïëåíêàìè, ñîäåðæàùèìè ìàãíèòíûå ÷àñòèöû, ïîëó÷åííûå èîííîé èìïëàíòàöèåé, áû- ëè èññëåäîâàíû è ñîñòàâíûå ñòpóêòópû, êîãäà íà ñâåðõïðîâîäíèê íàêëàäûâàëè «ñïëîøíûå» ìàã- íèòíûå ïëåíêè, à èìåííî ôåððèò-ãðàíàòîâûå ïëåíêè è ïëåíêè, âûðåçàííûå èç ãèáêîé ìàãíèò- íîé äèñêåòû (ýòè äàííûå òàêæå ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4). Êàê îêàçàëîñü, â òàêèõ ñîñòàâíûõ ñòðóê- òóðàõ íàáëþäàåòñÿ ñóùåñòâåííîå óìåíüøåíèå øè- ðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà, îíà ñòàíîâèòñÿ äàæå ìåíüøå, ÷åì â ñàìîì ñâåðõïðîâîäíèêå. Ýòî óêà- çûâàåò íà âàæíîñòü ðàçìåðîâ ÷àñòèö è ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè äëÿ ýôôåêòèâíîñòè ïèííèíãà â òàêîé ñèñòåìå. Çàêëþ÷åíèå Òàêèì îáðàçîì, â ðàáîòå ìåòîäîì ìàãíèòíî-ìî- äóëèðîâàííîãî ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ èñ- ñëåäîâàíû îáðàçöû ñâåðõïðîâîäÿùèõ êðèñòàëëîâ Bi2Sr2CaCu2O8 , ñîäåðæàùèõ â ïðèïîâåðõíîñò- íîì ñëîå ìàãíèòíûå ÷àñòèöû æåëåçà. Ïðîâåäåí- íûå èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè âîçðàñòàíèå ïîòåíöèàëà ïèííèíãà â òàêîé ñèñòåìå. Îáíàðóæåíî óñèëåíèå ïèííèíãà â òîíêîé ïëåíêå âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ñâåðõïðîâîäíèêà YBCO, íà ïîâåðõíîñòü êîòîðîãî íàëîæåíà òîíêàÿ íåïðîâîäÿùàÿ ïëåíêà îêñèäà êðåìíèÿ, ñîäåðæàùàÿ ìàãíèòíûå ìèêðî÷àñòèöû æåëåçà, ñôîðìèðîâàííûå ìåòîäîì èîííîé èìï- ëàíòàöèè. Îáíàðóæåíî âîçðàñòàíèå ïîòåíöèàëà ïèííèíãà ñ óâåëè÷åíèåì äîçû èìïëàíòèðîâàííîãî â îêñèä êðåìíèÿ æåëåçà. Óñòàíîâëåíî, ÷òî «ñïëîøíûå» ìàãíèòíûå ïëåíêè, íàîáîðîò, ïîäàâ- ëÿþò ïèííèíã â òàêèõ ñîñòàâíûõ ñèñòåìàõ. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ðàçìåðû ìàãíèòíûõ ÷àñòèö è ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè âëèÿþò íà ìåõàíèçì ïèí- íèíãà. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû îòêðûâàþò íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ èçó÷åíèÿ ñâîéñòâ ïèííèíãà ïî- âåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè îáðàçîâàíèÿìè ïóòåì íàëîæåíèÿ íà ïîâåðõíîñòü ñâåðõïðîâîäíèêà íå- Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû ïåòëè ãèñ- òåðåçèñà ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ èñõîäíîãî îá- ðàçöà YBa2Cu3O7 (YBCO) (1) è îáðàçöîâ YBa2Cu3O7 ñ íàëîæåííûìè ïëåíêàìè ñî ñôîðìèðîâàííûìè â íèõ ìàãíèòíûìè ÷àñòèöàìè: YBCO + (Fe–SiO2), ïðè ðàç- ëè÷íûõ äîçàõ îáëó÷åíèÿ D, èîí/ñì2: 3⋅1016 (2); 1,2⋅1017 (3); 1,8⋅1017 (4); 3⋅1017 (5); YBCO + ôåððèò- ãðàíàò (6); YBCO + ãèáêàÿ ìàãíèòíàÿ äèñêåòà (7). Îøèáêà ýêñïåðèìåíòà ñîîòâåòñòâóåò ðàçìåðó ñèìâîëîâ. Óñèëåíèå ïèííèíãà ïîâåðõíîñòíûìè ìàãíèòíûìè ìèêðî÷àñòèöàìè Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 4 363 ïðîâîäÿùèõ ïëåíîê ñî ñôîðìèðîâàííûì àíñàì- áëåì ìàãíèòíûõ ìèêðî÷àñòèö. Ðàáîòà âûïîëíåíà â ðàìêàõ ïðîåêòîâ Ðîññèé- ñêîãî ôîíäà ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ¹99–02–18064 è ¹00–15–96615. Îáðàçöû ìîíî- êðèñòàëëîâ Bi2Sr2CaCu2O8 áûëè ïðèãîòîâëåíû â Èíñòèòóòå ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêè IV Ðóðñêî- ãî Óíèâåðñèòåòà (Áîõóì, Ãåðìàíèÿ) â ðàìêàõ èññëåäîâàíèÿ ýôôåêòà ïèííèíãà â äîïèðîâàííûõ âîäîðîäîì ÂÒÑÏ ìàòåðèàëàõ. Àâòîðû áëàãîäàð- íû ïðîô. Ê. Âåñòåðõîëüòó (K. Westerholt) çà îáðàçöû è îáñóæäåíèÿ, ñòèìóëèðîâàâøèå äàííóþ ðàáîòó. 1. L. M. Paulius, R. E. Shamu, S. Ferguson, M. C. de Anrade, and M. B. Maple, Appl. Phys. Lett. 71, 3415 (1997). 2. G. S. Mkrtchyan and V. V. Schmidt, Sov. Phys. JETP 34, 195 (1972). 3. M. L. Kulic, A. Kramer, and K. D. Schotte, Solid State Commun. 82, 541 (1992). 4. A. Buzdin and M. Daumens, Physica C294, 257 (1998). 5. J. I Martin, M. Vele′z, J. Nogue′s, and Ivan K. Shuller, Phys. Rev. Lett. 79, 1929 (1997). 6. B. vom Hedt, W. Lisseck, K. Westerholt, and H. Bach, Phys. Rev. B49, 9898 (1994). 7. À. Áóõàðàåâ, À. Â. Êàçàêîâ, Ð. À. Ìàíàïîâ, È. Á. Õàéáóëëèí, ÔÒÒ 33, 1018 (1991). 8. C. Kessler, B. Nebendahl, D.-N. Peligrad, M. Me- hring, A. Dulcic, and H.-U. Habermeier, Appl. Magn. Reson. 8, 147 (1995). 9. R. S ∨ a′ s∨ ik and T. Hwa, cond-mat/0003462 (2000). Reinforcement of pinning by surface magnetic microparticles in high-Tc superconductors P. N. Togulev, V. V. Bazarov, I. B. Khaibullin, and N. M. Suleimanov The effect of reinforcement of pinning in HTSC materials by surface magnetic micropar- ticles formed by ion implantation has been investigated. The measurements were performed by the method of magnetic-modulated mic- rowave absorption. For the single crystal Bi2Sr2CaCu2O8 an ensemble of magnetic parti- cles was formed in an undersurface layer of the superconductor by implaining Fe+ ions fol- lowed by annealing. In the case of YBa2Cu3O7 the iron magnetic microparticles were formed in thin SiO2 films whereupon they were superim- posed on the thin YBa2Cu3O7 film surface, and then the measurements were performed on the composite structure. The reinforcement of pin- ning is observed in both cases. The effect of pinning increases with the fluence of implanted Fe+ ions. Ï. Í. Òîãóëåâ, Â. Â. Áàçàðîâ, È. Á. Õàéáóëëèí, Í. Ì. Ñóëåéìàíîâ 364 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 4

Схожі ресурси