Шитов М. В. Особливості флуктуаційної провідності та псевдощілини у плівках і монокристалах YBa_2Cu_3O_{7-δ} під впливом зовнішніх чинників

Дисертаційну роботу присвячено дослідженню особливостей впливу на основні електронні процеси, що формують нормальну та надпровідну фази в високотемпературних надпровідниках (ВТНП), таких факторів як: магнітне поле, опромінення високоенергетичними електронами та довготривале зберігання (старіння) тонких плівок та монокристалів YBa2Cu3O7-δ (далі - YBCO). Розділ 1 «Основні властивості досліджуваних надпровідників (Огляд літератури)» присвячено аналізу літературних даних за темою дисертації. Розглянуто теоретичні основи фізики високотемпературних надпровідників. Розглянуто такі поняття, як псевдощілина (ПЩ) та локальні пари, розглянуто різні точки зору на механізм надпровідного спарювання у ВТНП. Наведено відомості про температурні залежності надлишкової провідності та ПЩ. Розглянуто процеси які відбуваються у ВТНП при зниженні густини носіїв заряду, обговорено питання щодо анізотропії властивостей та специфіки поведінки локальних пар у ВТНП. Детально досліджено загальну інформацію щодо впливу зовнішніх чинників. У розділі 2 «Об’єкти і методи експериментальних досліджень» висвітлено процес отримання та процедуру підготовки до вимірювань досліджуваних зразків YBCO. Детально розглянуто методики отримання монокристалів та тонких плівок YBCO. Надано опис конструкції установки для вимірювання електроопору при низьких температурах. Описано методи вимірювання електроопору при низьких температурах під впливом магнітного поля та електронного опромінення. У третьому розділі «Вплив магнітного поля на властивості тонких плівок YBCO» досліджено еволюцію флуктуаційної провідності (ФЛП) та ПЩ у тонкій плівці YBCO під впливом магнітного поля до 8 Тл. Виявлено, що у магнітному полі приблизно 3 Тл в області двовимірних флуктуацій відбувається перехід від класичної температурної залежності ФЛП 2D Макі-Томпсона до несподіваної залежності 2D Асламазова-Ларкина вище температури 3D-2D кроссовера. Було виявлено зміщення ПЩ на графіку у бік нижчих температур під впливом магнітного поля, причому її форма майже не змінювалася. У розділі 4 «Вплив сильного електронного опромінення на властивості монокристалів YBCO» наведено результати дослідження впливу опромінення високоенергетичними електронами на температурні залежності ФЛП та ПЩ монокристала YBCO, який не містить двійників. Показано, що лінійне збільшення питомого опору з подальшим лінійним зменшенням температури надпровідного переходу спостерігається при всіх дозах опромінення. Виявлено, що при середньому значенні дози опромінення спостерігається зростання температури відкриття ПЩ, значення ПЩ за температури БЕК-БКШ кроссовера та в цілому всієї кривої ПЩ, що відповідає переходу АГ-ЕК. При дозі опромінення 5,6⋅1019 е/см2 ФЛП та ПЩ несподівано демонструють криві, типові для добре структурованого YBCO. З'ясовано, що утворення різноманітних ансамблів дефектів у монокристалах YBCO під впливом високоенергетичного електронного опромінення є немонотонним процесом і має власну специфіку, і ця специфіка може бути виявлена лише проведенням аналізу ФЛП та ПЩ, які виявилися набагато більш чутливими до змін у внутрішніх електронних підсистемах, уражених індукованими дефектами У розділі 5 «Вплив довготривалого зберігання (старіння) на властивості монокристалів YBCO» досліджено вплив довготривалого зберігання монокристалів YBCO з двійниками, протягом 17 років за нормальних умов. Вивчення властивостей досліджуваного монокристала проводилися одразу після виготовлення, через 6 та 17 років зберігання. Показано, що зразок одразу після виготовлення демонструє властивості типові для оптимально допованих монокристалів YBCO, що містять двійники та двійникові границі. Після 6 років зберігання, дефекти, які виникли під час старіння, практично повністю усувають вплив двійників та двійникових границь. Як наслідок, температурна поведінка ФЛП та ПЩ нагадує типову для добре структурованих монокристалів YBCO. З'ясовано, що після 17 років зберігання велика кількість структурних дефектів, які виникають у зразку, призводить до сильної деградації структури та перерозподілу заряду в кристалі, які призводять до сильного зростання опору та, швидше за все, відповідають за спостережувану незвичайну температурну залежність ФЛП та ПЩ. Було показано, що дефекти які виникають під час тривалого старіння, суттєво впливають як на питомий опір, так і на ФЛП та ПЩ. Таким чином показано, що ВТНП мають певні обмеження щодо терміну їх практичного використання, і через 17 років їх використовувати вже не можна.