Колісник А. С. Особливості впливу магнітного поля, тиску та відпалу на псевдощілину у плівках і монокристалах REBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) та Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ

Дисертаційну роботу присвячено комплексному дослідженню псевдощілини, флуктуаційної провідності та фундаментальних електронних процесів формування нормальної й надпровідної фаз у плівках і монокристалах купратних високотемпературних надпровідників (ВТНП) REBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) та складно легованих системах Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ. Метою роботи було встановлення закономірностей впливу сильного магнітного поля, високого гідростатичного тиску, тривалої структурної релаксації (відпалу) та магнітних домішок на еволюцію параметрів флуктуаційної провідності і макроскопічного псевдощілинного стану. Досліджено тонкі епітаксійні плівки YBa2Cu3O7-δ товщиною близько 100 нм, осаджені на монокристалічні підкладки методом імпульсного лазерного напилення, та монокристали купратів, вирощені розчин-розплавним методом. За результатами рентгеноструктурного аналізу підтверджено сувору орієнтацію кристалографічної осі c перпендикулярно до підкладки, ортогонально до площин CuO2. Транспортні характеристики досліджено прецизійними резистивними вимірюваннями за чотиризондовою схемою в магнітних полях до 9 Тл (геометрія B || c) та за умов гідростатичного тиску до 1,1 ГПа. Стан кисневої нестехіометрії створювався термічною деоксигенацією, гартуванням з 600 °C та відпалом, а аналіз базувався на моделях Асламазова-Ларкіна, Макі-Томпсона та моделі локальних пар. Показано, що в плівках YBa2Cu3O7-δ відхилення від лінійної залежності питомого опору маркує температуру відкриття псевдощілини Т* =219 К. Прикладання зовнішнього магнітного поля B || c розширює надпровідний перехід і знижує критичну температуру, проте форма кривої при високих температурах і значення температури відкриття псевдощілини залишаються незмінними. Встановлено, що при B ≥ 1 Тл механізм взаємодії поля зі зразком змінюється від розриву пар до формування ґратки вихорів Абрикосова. Доведено магнітоіндуковану ізотропізацію куперівських пар у сильних полях: довжина когерентності вздовж осі c зростає в 3 рази, а довжина когерентності в базисній площині синхронно зменшується в 3 рази. Для монокристалів YPrBaCuO виявлено немонотонну поведінку псевдощілини виміряної за температури Гінзбурга від тиску. За малих тисків псевдощілина зменшується через активацію магнітних дефектів кластерів PrBCO, тоді як середні тиски (0,6–0,9 ГПа) нейтралізують вплив празеодиму, а при P > 1,0 ГПа відновлюється класична форма температурної залежності. Для монокристалів HoBa2Cu3O7-δ доведено, що під час 120-годинного відпалу загартованих зразків відбувається дифузійний перерозподіл лабільного кисню. Це супроводжується переходом до однорідної надпровідної матриці, зростанням критичної температури на 9 К та звуженням ширини переходу. Вперше виявлено ознаки формування хвиль спінової щільності у псевдощілинному стані, що зумовлено локальною магнітною взаємодією локальних пар з іонами гольмію у впорядкованій кисневій ґратці, і показано, що структурна релаксація спричиняє зростання розрахункової густини локальних пар. Отримані результати поглиблюють уявлення про фізику твердого тіла та механізми високотемпературного спарювання і створюють наукові передумови для подальшого матеріалознавчого дослідження та розробки надпровідних пристроїв.