Дисертація присвячена дослідженню процесів електротранспорту, механізмів розсіювання носіїв заряду та динаміки магнітного потоку у високотемпературних надпровідниках системи YBaCuO за умов дії екстремальних зовнішніх чинників – високого гідростатичного тиску, магнітного поля та легування празеодимом і титаном. Актуальність роботи зумовлена необхідністю поглиблення уявлень про фізичні механізми, що визначають транспортні властивості ВТНП-купратів, а також встановленням закономірностей впливу структурних дефектів і зовнішніх факторів на їх надпровідні характеристики.
Об'єктом дослідження є процеси переносу заряду та магнітного потоку в монокристалічних і керамічних ВТНП-сполуках системи YBa₂Cu₃O₇−δ та Y₁₋zPrzBa₂Cu₃O₇−δ. Предметом дослідження є закономірності електротранспорту, механізми розсіювання носіїв заряду, флуктуаційна провідність, анізотропія електроопору, процеси пінінгу та вплив контрольованих структурних дефектів на фізичні властивості досліджуваних матеріалів.
Для досягнення поставленої мети було вирощено високоякісні монокристали та виготовлено керамічні зразки із заданою морфологією дефектної структури. Структурні дослідження виконано методами рентгенівської дифрактометрії, електронної та оптичної мікроскопії. Електрофізичні характеристики визначали чотириконтактним методом у широкому інтервалі температур, магнітних полів і гідростатичних тисків.
У роботі встановлено вплив концентрації празеодиму на анізотропію електропровідності та механізми переносу заряду в монокристалах Y₁₋zPrzBa₂Cu₃O₇−δ. Показано, що збільшення вмісту празеодиму призводить до локалізації носіїв заряду, розвитку переходу метал–ізолятор і зростання внеску напівпровідникової складової у провідність. Температурні залежності анізотропії електроопору описуються моделлю стрибкової провідності зі змінною довжиною стрибка, що свідчить про суттєву роль кулонівської взаємодії та структурної анізотропії в процесах переносу заряду.
Досліджено вплив високого гідростатичного тиску на електроопір і флуктуаційну провідність монокристалів Y₀.₆₆Pr₀.₃₄Ba₂Cu₃O₇−δ. Показано, що температурні залежності електроопору у нормальному стані добре описуються моделлю Блоха–Грюнайзена, яка враховує розсіювання носіїв заряду на фононах і домішках. Визначено температуру відкриття псевдощілини, досліджено еволюцію флуктуаційної провідності та встановлено, що її поведінка задовільно описується моделлю Лоуренса–Доніаха. Виявлено, що гідростатичний тиск сприяє покращенню структурної досконалості кристалів і підвищенню критичних характеристик матеріалу.
Окрему увагу приділено дослідженню впливу домішок титану на магнітоопір та процеси пінінгу у ВТНП-сполуках YBaCuO. Встановлено, що введення титану змінює характер резистивного переходу в надпровідний стан, спричиняє розмивання додаткового паракогерентного переходу та модифікує фазовий стан вихрової системи. Показано, що ці ефекти пов'язані з формуванням фазових включень, які виконують роль ефективних центрів об'ємного пінінгу.
Наукова новизна роботи полягає у встановленні закономірностей впливу празеодимового та титанового легування, а також високого гідростатичного тиску на механізми електротранспорту, флуктуаційну провідність і динаміку магнітного потоку у ВТНП-купратах системи YBaCuO. Отримані результати розширюють сучасні уявлення про процеси переносу заряду в анізотропних високотемпературних надпровідниках і можуть бути використані під час розроблення матеріалів із покращеними транспортними та струмонесучими характеристиками для надпровідникової електроніки, енергетики та кріогенної техніки.
Ключові слова: ВТНП, YBaCuO, монокристали, електротранспорт, анізотропія провідності, флуктуаційна провідність, псевдощілина, пінінг, магнітоопір, гідростатичний тиск, празеодим, титан.
