Структура и свойства кислородосодержащих плёнок диборида магния (MgB$_{2}$)

Т. А. Прихна$^{1}$, А. П. Шаповалов$^{1}$, А. В. Шатерник$^{1}$, М. Эйстерер$^{2}$, В. Е. Шатерник$^{3}$, В. В. Ковыляев$^{4}$

$^{1}$Институт сверхтвёрдых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина
$^{2}$Атоминститут, Венский технический университет, Stadionallee, 2, 1020 Вена, Австрия
$^{3}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{4}$Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина

Получена: 15.12.2014; окончательный вариант - 12.02.2015. Скачать: PDF

В работе приведены результаты исследования структуры, фазового состава, рельефа и сверхпроводящих характеристик кислородосодержащих тонких плёнок диборида магния (MgB$_2$), осаждённых на диэлектрическую подложку посредством магнетронного распыления диборид-магниевых мишеней. Показана возможность формирования в процессе осаждения и отжига плёнок различной степени кристаллического совершенства и фазового состава в зависимости от условий осаждения и отжига. В плёнках возможна реализация различных комбинаций центров пиннинга вихрей Абрикосова (в местах флуктуаций критической температуры сверхпроводящего перехода ($\Delta Т_с$-тип) и в местах флуктуаций длины свободного пробега ($\Delta l$-тип)), на возникновение и плотность которых влияют условия синтеза плёнок. Показано, что осаждённые плёнки состоят из сверхпроводящей матрицы, представляющей собой твёрдый раствор кислорода в решётке диборида магния типа MgB$_{x}$О$_{у}$; при этом плотность сверхпроводящего критического тока плёнок может достигать значений $1,8 \cdot 10^{11}-8,2 \cdot 10^{10}$ А/м$^2$ при 10 К и $8 \cdot 10^{10}-2,8 \cdot 10^{10}$ А/м$^2$ при 20 К в полях 0—1 Тл (при ориентации внешнего магнитного поля перпендикулярно плоскости подложки).

Ключевые слова: сверхпроводимость, пиннинг, плотность критического тока, оже-спектроскопия, тонкая плёнка, диборид магния.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i03/0327.html

PACS: 73.40.Ns, 74.25.Op, 74.25.Wx, 74.62.Bf, 74.70.Ad, 74.78.Na, 85.25.Am


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. P. Jung, A. Ustinov, and S. Anlage, Supercond. Sci. Technol., 27, Iss. 7: 073001 (2014). Crossref
  2. X. X. Xi, Reports on Progress in Physics, 71, Iss. 11: 116501 (2008). Crossref
  3. M. Naito and K. Ueda, Supercond. Sci. Technol., 17, Iss. 7: R1 (2004). Crossref
  4. H. Shimakage, M. Tatsumi, and Z. Wang, Supercond. Sci. Technol., 21, Iss. 9: 095009 (2008). Crossref
  5. M. Zemlicka, P. Neilinger, M. Trgala, M. Gregor, T. Plecenik, P. Durina, and M. Grajcar, Appl. Surf. Sci., 312: 231 (2014). Crossref
  6. M. Susner, M. Sumption, A. Takase, and E. Collings, Supercond. Sci. Technol., 27, Iss. 7: 075009 (2014). Crossref
  7. H. Shibata, T. Maruyama, T. Akazaki, H. Takesue, T. Honjo, and Y. Tokura, Physica C, 468, Iss. 15–20: 1992 (2008). Crossref
  8. S. Fabretti, P. Thomas, M. Meinert, I.-M. Imort, and A. Thomas, J. Superconduc. Novel Magnetism, 26, Iss. 5: 1879 (2013). Crossref
  9. A. Saito, H. Shimakage, A. Kawakami, Z. Wang, K. Kuroda, H. Abe, M. Naito, W. Moon, K. Kaneko, M. Mukaida, and S. Ohshima, Physica C, 412–414, Iss. 2: 1366 (2004). Crossref
  10. Y. Zhang, Z. Lin, Q. Dai, D. Li, Y. Wang, Y. Zhang, Y. Wang, and Q. Feng, Supercond. Sci. Technol., 24, Iss. 1: 015013 (2011). Crossref
  11. X. H. Zeng, A. V. Pogrebnyakov, M. H. Zhu, J. E. Jones, X. X. Xi, S. Y. Xu, E. Wertz, Qi Li, J. M. Redwing, J. Lettieri, V. Vaithyanathan, D. G. Schlom, Zi-Kui Liu, O. Trithaveesak, and J. Schubert, Appl. Phys. Lett., 82: 2097 (2003). Crossref
  12. W. K. Seong, W. N. Kang, S. J. Oh, J. K. Jung, C. J. Kim, and J. Joo, Physica C, 470, Iss. 20: 1465 (2010). Crossref
  13. W. Dai, V. Ferrando, A. V. Pogrebnyakov, R. H. T. Wilke, Ke Chen, X. Weng, J. Redwing, C. W. Bark, C.-B. Eom, Y. Zhu, P. M. Voyles, D. Rickel, J. B. Betts, C. H. Mielke, A. Gurevich, D. C. Larbalestier, Qi Li, and X. X. Xi, Supercond. Sci. Technol., 24, Iss. 12: 125014 (2011). Crossref
  14. J. Karpinski, N. Zhigadlo, S. Katrych, R. Puzniak, K. Rogacki, and R. Gonnelli, Physica C, 456, Iss. 1–2: 3 (2007). Crossref
  15. T. Prikhna, M. Eisterer, A. Gencer, H. W. Weber, W. Gawalek, M. Akdogan, V. Kovylaev, V. Moshchil, A. Kozyrev, M. Karpets, V. Sverdun, V. Tkach, T. Basyuk, and A. Shaternik, J. Supercond. Novel Magnetism, 27: 9 (2014). Crossref
  16. Y. Zhao, Y. S. Wu, C. Kong, D. Wexler, M. Vos, M. R. Went, and S. X. Dou, Supercond. Sci. Technol., 20, Iss. 11: 467 (2007). Crossref
  17. X. Z. Liao, A. C. Serquis, Y. T. Zhu, J. Y. Huang, L. Civale, D. E. Peterson, F. M. Mueller, and H. Xu, J. Appl. Phys., 93, Iss. 10: 6208 (2003). Crossref
  18. T. Prikhna, M. Eisterer, W. Gawalek, A. G. Mamalis, A. Kozyrev, V. Kovylaev, E. Hristoforou, H. W. Weber, J. Noudem, W. Goldacker, V. Moshchil, X. Chaud, V. Sokolovsky, A. Shaternik, J. Dellith, C. Schmidt, T. Habisreuther, D. Litzkendorf, S. Dub, A. Borimskiy, N. Sergienko, V. Sverdun, and E. Prisyazhnaya, Mater. Sci. Forum, 792: 21 (2014). Crossref
  19. Z. Liu, D. Schlom, Q. Li, and X. Xi, Appl. Phys. Lett., 78: 3678 (2003). Crossref
  20. G. Blatter, M. V. Feigel’man, V. B. Geshkenbein, A. I. Larkin, and V. M. Vinokur, Rev. Mod. Phys., 66, 1125: (1994). Crossref
  21. S. Ghorbani, X. Wang, S. Dou, L. Sung-Ik, and M. Hossain, Phys. Rev. B, 78, Iss. 18: 184502 (2008). Crossref
  22. T. Higuchi and S. Yoo, Phys. Rev. B, 59, Iss. 2: 1514 (1999). Crossref
  23. R. Griessen, Wen Hai-hu, A. van Dalen, B. Dam, J. Rector, Y. Schnack, S. Libbrecht, E. Osquiguil, and Y. Bruynseraede, Phys. Rev. Lett., 72: 1910 (1994). Crossref
  24. V. A. Gasparov, M. P. Kulakov, N. S. Sidorov, I. I. Zver’kova, V. B. Filipov, A. B. Lyashenko, and Yu. B. Paderno, JETP Lett., 80, Iss. 5 : 376 (2004).