151705 (Кристаллическая структура керамик Tl2Ba2, полученных с использованием высокого давления), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Кристаллическая структура керамик Tl2Ba2, полученных с использованием высокого давления", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "физика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "151705"
Текст 2 страницы из документа "151705"
Численное изучение самоорганизованного критического состояния в различных моделях гранулярных сверхпроводников было проведено в ряде работ (см. например, [7]), где, в частности, было показано, что вероятностное распределение лавин магнитного потока по размерам имеет скейлинговый характер, характерный для самоорганизации, при этом в системе могут возникать гигантские "лавины", которые в нашем случае представляют собой мощные всплески напряжения в образце.
Для исследования из YBaCuO керамики был изготовлен цилиндрический образец с размерами 15.0 1.8 мм2, на него была намотана измерительная катушка из 60 витков медного провода, образец располагался в двойном медно-пермаллоевом экране, что позволило избавиться от паразитных электромагнитных наводок и земного магнитного поля и обеспечить охлаждение образца в нулевом поле. Внешнее магнитное поле создавалось соленоидом, запитанным от оригинального высокоточного интегратора, что позволяло получать точную линейную развертку по полю. Для уменьшения паразитных шумов и наводок питание предусилителя и интегратора осуществлялось от аккумуляторных батарей.
Изучаемое напряжение с измерительной катушки через согласующий трансформатор, подавалось на усилитель, фильтр низких частот 6 кГц и плату сбора данных в составе персонального компьютера. Приведенное ко входу усиление составило 3.37106. Время набора реализации могло доходить до двух часов, в зависимости от постоянной времени интегратора, при этом изменение потока, пересчитанное на площадь образца, составляло величину порядка одного кванта потока в секунду, частота отсчетов составляла 20 кГц. Измерения проводились в атмосфере гелия при температуре жидкого азота. При изменении постоянной времени интегратора проводился отогрев образца и его охлаждение в нулевом поле.
Все измерения проводились в низкополевой области, где критический ток не зависел от магнитного поля.
Скачки магнитного потока, проникающего в образец, детектировались как короткие однополярные всплески индуцированного напряжения в измерительной катушке. Эти всплески отсутствовали выше температуры перехода и в неизменном поле.
Рис.5
Для достоверного определения всплеска ЭДС индукции использовался следующий способ: вся реализация разбивалась на куски длительностью в одну секунду, в каждом куске определялась величина стандартного отклонения, всплеск детектировался по превышению пятикратного стандартного отклонения.
На рис.1 приведен фрагмент просуммированной величины всплесков, которая пропорциональна магнитному потоку, проникшему в образец. Видно, что наблюдаются случайные скачки потока разной амплитуды. На рис.2 приведена гистограмма распределения величины всплесков ЭДС индукции. Видно, что проникновение магнитного потока происходит в виде скачков, имеющих степенное распределение, что является прямым подтверждением существования самоорганизованного критического состояния в джозефсоновской среде.
Рис.6.
В связи с поиском новых материалов для твердотельных газовых сенсоров активно изучается влияние адсорбированных молекул на электрофизические свойства полупроводниковых оксидов SnO2, ZnO, WO3, In2O3, а также сложных соединений, например Cr2-хTi хO3, FeNbO4 и др. Нанокристаллический диоксид олова среди изученных веществ нашел наиболее широкое применение, так как он является широкозонным полупроводником n-типа, вследствие чего электропроводность SnO2 оказывается чрезвычайно чувствительной к состоянию поверхности как раз в той области температур 20 - 500 С, для которой на поверхности оксидов наблюдаются окислительно-восстановительные реакции [1].
Существенным недостатком газовых сенсоров на основе SnO2 является их низкая селективность. Одним из путей повышения селективности является введение в высокодисперсную оксидную матрицу легирующих добавок, как правило, переходных металлов или их оксидов, которые могут влиять на электронные и каталитические свойства поверхности.
Целью работы является исследование структуры и электрофизических свойств пленок композитов SnOх: MnOу, для использования их в качестве чувствительных элементов датчиков газов.
Для получения композиционных наноструктур на основе диоксида олова был применен метод реактивного ионно-лучевого распыления составной мишени из металлического олова и полосок марганца в атмосфере аргона - кислорода. Напылительная установка была изготовлена на основе вакуумного напылительного поста УВН-2М. Параметры напыленных пленок контролировались общепринятыми методами.
Толщина пленок определялась на интерференционном микроскопе МИИ-4. Электрическое сопротивление измеряли четырехзондовым методом (ЦИУС-4). Концентрацию и подвижность носителей заряда определяли с помощью эффекта Холла по методу Ван дер Пау. Газовая чувствительность пленок измерялась как отношение сопротивления пленки на воздухе (Rв) к сопротивлению пленки при напуске в кювету известной концентрации исследуемого газа (Rг): Sg = Rв/Rг.
В результате выполненных исследований установлено, что пленки после изготовления имеют преимущественно аморфную структуру. При высокотемпературном отжиге происходит их кристаллизация и стабилизация электрических параметров. Для стабилизации структуры и электрических параметров пленок применялся трехступенчатый изотермический отжиг при температурах 300 оС, 400 оС и 500 оС в течение 10 часов. Отожженные пленки-нанокомпозиты SnOx: MnOу имеют поверхностное сопротивление 1,7 - 3,3 МОм, тогда, как пленки на основе чистого диоксида олова, полученные при аналогичных режимах, имеют сопротивление лишь десятки килом [2].
Исследовалась газовая чувствительность пленок на основе SnO2 к парам этанола, пропанола, ацетона, аммиака и формальдегида в воздухе. Обнаружено, что нелегированные пленки SnO2 обладают максимальной чувствительностью к парам этанола при температуре 330 оС, а пленки нанокомпозиты, SnOх: MnOу, обнаруживают максимальную чувствительность к парам этанола при более низких температурах, чем пленки нелегированного диоксида олова. Например, нанокомпозиты SnOх: MnOу с процентным содержанием Mn 0,4% ат. обладают максимальной чувствительностью к парам этанола при температуре 220 С. Пленки SnO2: (1,7% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам этанола при 180 С, а пленки SnO2: (5% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам этанола при 200 С (рис.1)
Установлено, что пленки SnO2 обладают максимальной чувствительностью к парам ацетона при температуре 360 оС, а пленки-нанокомпозиты, SnOх: MnOу, обнаруживают пары ацетона при более низких температурах, чем пленки нелегированного диоксида олова. Например, нанокомпозиты SnOх: MnOу с процентным содержанием Mn 0,4% ат. обладают максимальной чувствительностью к парам ацетона при температуре 160 С. Пленки SnO2: (1,7% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам ацетона при 100 С, а пленки SnO2: (5% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам ацетона при 260 С.
Т, оС
Mn, % ат.
Рис.7. Зависимость температуры максимальной газовой чувствительности пленок SnOx: MnOу к парам различных веществ в воздухе от процентного содержания марганца в пленках
Установлено, что увеличение количества марганца в составе пленок до 1,7% ат., приводит к снижению температуры максимальной газовой чувствительности пленок к этанолу, аммиаку, ацетону, пропанолу, формальдегиду. Причем, этот эффект для каждого газа проявляется по-разному. Затем наблюдается незначительный рост температуры максимальной газовой чувствительности. Этот результат показывает, что исследованные пленки при их применении в датчиках газов позволят уменьшить величину потребляемой мощности датчика при контроле примесей исследованных газов в воздухе.
Выводы
Применение высокого давления на стадии компактирования исходной шихты позволяет:
1) снизить температуру синтеза керамики Tl2Ba2CaCu2OyFx (х=0; 0,1; 0,2) c 840 0С (для образцов необработанных высоким давлением [4]) до 825 0С;
2) получить более совершенные образцы (по сравнению с образцами, полученными без использования высокого давления), имеющие большую плотность и меньшую ширину перехода (4-7 К);
3) с ростом содержания фтора в системе Tl2Ba2CaCu2OyFx (х=0; 0,1; 0,2) происходит уменьшение носителей заряда (дырок), что сказывается на величине температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Управление изменением расстояний Cu-Cu и CuO2 - Ba может явиться одним из способов изменения Тс.
Список литературы
-
Volkova L. M., Polyshchuk S. A., Magarill S. A., Herbeck F. E. Journal of Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism. 2003. Vol.16. No.6 P.937-939.
-
Volkova L. M., Polysgchuk S. A., Herbeck F. E. Journal of Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism. 2000. Vol.13. No.4. P.583-586.
-
Altomare A., Burla M. C., Giacovazzo C. et al. J. Appl. Cryst. 2001. Vol.34.,P.392 - 397.
-
Акимов А.И., Лебедев С.А. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2005, №11, с.61-67.
-
Young R. A. School of Physics Georgia Institute of Technology. Atlanta. GA 30332.1995. P.105.
-
Michel C., Martin C., Hervieu M. et al. Journal of Solid State Chemistry. 1992. Vol.96. pp.271-286.
-
Shimakawa Y., Kubo Y., Manako T. et al. Physica C. 1988. Vol.156. pp.97-102
-
Faiz M., Hamdan N. M. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2000. Vol.107. pp.283-291.
-
Akimov A.I., Ksenofontov V., Lebedev S. A. and Tkachenka T. M. Physica C. 2006.443. pp.29-32
-
Волкова Л.М., Полищук С.А., Магарилл С.А., Соболев А.Н. Неорганические материалы. 2000. том 36. №9, с.1100-1110.
-
Volkova L. M., Polysgchuk S. A., Magarill S. A., Sobolev A. N., Herbeck F. E. Journal of Structural Chemistry. 2001. Vol.42. No.2. pp.239-243
-
Абакумов А.М., М.Г. Розова, Ардашкова Е.И., Антипов Е.В. Успехи химии. 2002.71 (5). C.442-460.
-
Акимов А.И., Лебедев С.А. Огнеупоры и техническая керамика. 2007. №6. C.3-9.