Эффект возрастания критического тока в YBaCuO пленках А.А. Скутин, К.К. Югай, К.Н. Югай, Г.М. Серопян, Омский государственный университет, кафедра общей физики
    Работа многих приборов, созданных на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) пленок (особенно сквидов), существенно зависит от токовых транспортных свойств ВТСП пленок [1-3]. При эксплуатации приборов их сверхпроводящие элементы будут подвергаться многократному термоциклированию - охлаждению до рабочей температуры (77 К) и обогреву до комнатной температуры. Это обстоятельство делает актуальным исследование влияния термоциклирования на значения плотностей критического тока Jc сверхпроводящих пленок.
    В данной работе нами проведено исследование зависимости плотности критического тока Jc от числа термоциклов n для , выращенных методом лазерной абляции на различных подложках [4]. В качестве подложек были взяты монокристаллы SrTiO3 (100), LaAlO3 (100) и сапфира (100). Мишенью служили поликристаллические таблетки YBaCuO диаметром 1 см, толщиной 0,5 см и плотностью 4,4-4,6 г/см2. Для выращивания YBaCuO пленок применялся импульсный лазер ЛТИ-403 с Nd-YAG стержнем со следующими параметрами лазерного излучения: длина волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса 20 нс, частотой повторения импульсов 12 Гц. Температура подложки поддерживалась оптимальной - 810-840oC, при давлении кислорода в напылительной камере 0,1 торр. Плотность мощности лазерного излучения на поверхности мишени также принимала оптимальные значения - (3-8) 108Вт/см2. Скорость охлаждения пленки после процесса напыления составляла 25 град/мин.
    Методика термоциклирования была построена по следующей схеме: охлаждение образцов до температуры кипения жидкого азота проводились со скоростью 25 град/мин, а нагрев - со скоростью 40 град/мин. Различие в скоростях охлаждения и нагрева происходило по причине различного механизма теплоотвода. Следует отметить, что такие скорости охлаждения и нагрева создают условие термоудара.
    Для определения значения плотности критического тока на YBaCuO пленках с помощью метода лазерного скрайбирования вырезались мостики шириной 20-50 мкм. Плотность критического тока определялась стандартным четырехзондовым методом, критический ток фиксировался при температуре 77К по возникновению на вольт-амперной характеристике напряжения N образца А/см2 jc max/jc0 nmax jc max/jc min nmin 1 2.5 30 3.6 10 2 0.7 35 1.8 20 3 0.48 15 1.1 10 4 4.7 10 4.7 0 5 0.9 20 1.8 10 6 0.6 35 1.1 15 7 1.2 30 1.2 10 в 1 мкм. Для всех образцов, выращенных на различных подложках, а также имеющих различные начальные значения плотности критического тока, обнаружился эффект возрастания Jc при определенном числе термоциклов n. nmax, при котором Jc достигает максимального значения при возрастании, может лежать в пределах от 10 до 50 термоциклов. В таблице приведены значения Jc0, отношений Jc max/Jc0, Jc max/Jc min, а также nmax и nmin, для пленок на подложках SrTiO3, где Jc0 - начальное значение плотности критического тока (т.е. при n=0), а Jc max и Jc min - значения плотности критического тока в максимуме и минимуме кривой Jc(n) соответственно.
    Рис. 1: Зависимость Jc(n) для образцов 1-7, выращенных на подложке SrTiO3 (100)
    
    Как видно из зависимостей Jc(n) для различных образцов (рис. 1), значение nmax не зависит от начальнных значений Jc0, в то время как значения Jc max/Jc0 и Jc max/Jc min проявляют сильную зависимость от Jc0. ............