Диссертация
Щукин Александр Евгеньевич
Кандидат наук
Статус диссертации
Доктор наук Старший научный сотрудник
Академик РАН Доктор наук Профессор
Волкова Ольга Сергеевна
Доктор наук
Косинова Марина Леонидовна
Кандидат наук Доцент
химические науки
Цель данной работы состоит в реализации и выявлении эффективности нового подхода к повышению токонесущей способности ВТСП-лент второго поколения путем создания композитных гетероструктур сверхпроводника YBaCuO с эпитаксиальными прослойками оксида иттрия (Y2O3). Объектами, в которых реализовывалась эта концепция были образцы лент с различной архитектурой буферных слоев, нанесенных на поверхность металлических лент. ВТСП-слои, включая композитные гетероструктуры YBCO/Y2O3, были получены методом химического осаждения из газовой фазы металлорганических прекурсоров (MOCVD) на движущуюся ленту-подложку в режиме лентопротяжки. В результате работы разработан подход к повышению критического тока ВТСП-лент второго поколения путем введения прослоек Y2O3 в матрицу сверхпроводящего слоя YBaCuO. Этот подход апробирован в методе MOCVD, однако может быть использован также и в других методах нанесения слоя ВТСП (PLD, растворных методах). Разработанная методика количественной оценки а-ориентированных кристаллитов может также использоваться для анализа других дефектов и частиц на поверхности пленок. Результаты работы используются в лекциях спецкурсов для студентов 6-го курса кафедры неорганической химии химического факультета МГУ «Функциональные материалы» и «Химические методы получения неорганических пленок и покрытий», а также вошли в отчеты по проекту РФФИ 17-03-01298. ВЫВОДЫ 1. Впервые доказано, что внедрение эпитаксиальных прослоек оксида иттрия в матрицу YBaCuO препятствует росту а-ориентированных кристаллитов фазы YBa2Cu3O7-x и способствует увеличению критического тока ВТСП-пленок при наращивании их толщины. Разработана методика количественного определения а-ориентированных кристаллитов на поверхности YBaCuO по данным СЭМ, позволяющая объективно оценить целесообразность дальнейшего утолщения пленок. 2. Установлены оптимальные (по величине критического тока) условия осаждения гетероструктур (YBa2Cu3O7-x /Y2O3)n методом MOCVD в режиме лентопротяжки: температура, парциальное давление кислорода, скорость движения ленты, скорость осаждения. В оптимизированных условиях впервые получены слоистые композиты с 10 слоями ВТСП и 9 прослойками оксида иттрия, обладающие критическим током более 400 А/см (77К, SF), что на 25% превышает токонесущую способность аналогичных лент без прослоек Y2O3. Эти показатели достигнуты на длинномерных образцах - лентах с металлической основой длиной до 10 метров, что доказывает возможность применения предложенного подхода в технологии ВТСП-лент второго поколения. 3. Установлено, что введенные прослойки оксида иттрия в сильных магнитных полях и при низких температурах оказывают пиннингующее действие, повышая магнитополевую устойчивость критического тока. 4. Показано, что осаждение ВТСП-слоев на ленты с металлической основой (хастеллой, нержавеющая сталь) следует проводить лишь в режиме лентопротяжки, избегая длительного нагрева, вызывающего зернограничное выделение карбидных фаз в сплавах, сопровождающееся резким снижением критического тока ВТСП и отпускной хрупкостью. 5. Обнаружено, что в ВТСП-пленках с толщиной, превышающей 2-3 мкм, ограничивающее влияние на критическую плотность тока оказывают нанопоры, образующиеся в верхних слоях пленок. Впервые возникновение пор объяснено неконформным диффузионным заполнением участков с большим аспектным отношением, образующихся между соседними а-ориентированными кристаллитами.
# | Название | Размер |
---|