Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Nature повторяется…

2005, Tом 2, выпуск 3
Тематика: Сегодняшний рекорд

Один из последних номеров Nature представляет работу [1] с интригующим названием «Enhanced current transport at grain boundaries in high-Tc superconductors», посвященную улучшению транспортных характеристик YBa2Cu3O7-y при легировании кальцием. Авторы работы представляют ведущие центры США (Brookhaven Nat. Lab., Oak Ridge Nat. Lab., Vanderbilt Univ., Univ. California-Davis), Японии (Univ. Tokyo) и Германии (Univ. Gottingen), разрабатывающие, в частности, технологию 2G ВТСП проводников. Удивительно, что журнал, специализирующийся на сенсационных научных открытиях, в данном случае представляет явление, исследованию которого уже посвящено как минимум 3 десятка работ различных авторов. Да и сам журнал Nature уже представлял читателям это от-крытие 5 лет назад [2]. Почему же эта тема остается настолько актуальной, что к ней возвращаются снова?

Сразу надо сказать, что специалисты по ВТСП керамике могут не волноваться – c такой микроструктурой никакой кальций не поможет. Тех, кто занимается тонкими эпитаксиальными пленками на монокристаллических подложках, это тоже не особенно касается – транспортные свойства самого сверхпроводника Ca не улучшает, а вот Tc с ростом уровня легирования кальцием заметно падает в результате дырочного передопирования [3,4].

Лучше всего Ca действует на достаточно совершенные зернограничные структуры, которые можно себе представить как регулярные сетки дислокаций или решетки совпадающих узлов, т.е. существенно двумерные дефекты, “толщина” которых не превышает 1-2 постоянных кристаллической решетки. Именно, такие зернограничные структуры реализуются в 2G ВТСП лентах. Поскольку биаксиально текстурированные металлические ленты, по определению, имеют блочную структуру, то и в слое ВТСП неизбежно возникают малоугловые границы. И именно для них следует ожидать наибольшего положительного эффекта от легирования кальцием. Конечно, сначала надо решить вопросы химической и фазовой однородности и достижения оптимальной текстуры ВТСП слоя.

Выяснению влияния добавок кальция на химический состав и структуру отдельных зернограничных дислокаций и посвящена работа [1]. Для решения этой задачи задействована самая мощная на сегодняшний день техника: сканирующая просвечивающая электронная микроскопия с аберрационной коррекцией, которая позволяет измерять спектры энергетических потерь электронов на отдельных атомных колонках в кристаллической структуре. Выводы авторов таковы:

1) область дислокации сильно обогащена кальцием по сравнению с объемом зерна;

2) ядро дислокации включает 2 атомные колонки в отсутствии Ca и 3 в его присутствии;

3) в отсутствии кальция область дислокации сильно обедняется по содержанию кислорода (и соответственно по концентрации дырок);

4) введение кальция приводит к снижению дефицита кислорода в области дислокации (соответственно восстанавливает объемную концентрацию дырок на границе);

5) вблизи дислокации кальций замещает не только иттрий, как в объеме зерна, но также и Ba в области сжатия, и Cu в области растяжения (ядро дислокации можно рассмат-ривать как своеобразный механический диполь, соединяющий области растяжения и сжатия);

6) в присутствии кальция поле механических напряжений вокруг “дислокационного ди-поля” оказывается меньше.

В конечном счете, роль кальция сводится к снятию механических напряжений и электрического заряда с границы кристаллитов. Интересно, что это и предполагали исследователи из Аугсбурга [2], хотя у них и не было такой прекрасной техники, как у американцев.

Наконец, нелишне отметить, что кальций улучшает не только транспортные свойства в латеральном направлении слоя ВТСП, но и помогает бороться с другой застарелой проблемой – падением критического тока с увеличением толщины ВТСП проводника. При этом даже нет необходимости легировать весь слой кальцием (Tc все-таки имеет значение!). Достаточно отдельных прослоек легированных кальцием фазы между слоями чистого YBa2Cu3O7-y [2,5]. В принципе, такая архитектура прекрасно совместима с технологией 2G ВТСП, где применяется прокрутка металлической ленты через последовательность реакторных модулей, в которых наносят отдельные слои.

О.Горбенко

  1. Nature 2005, 435, 475
  2. Nature 2000, 407, 162
  3. Supercond. Sci. Technol. 2004, 17, S422
  4. Physica C 2002, 378–381, 107
  5. IEEE Trans. Appl. Supercond. 2003, 13, 2825
Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.