Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Электрические свойства V3Si

01.06.2019

Несмотря на исключительную важность этого силицида, являющегося представителем группы соединений с высокими температурами перехода в сверхпроводящее состояние, число публикаций, посвященных исследованию его электрических свойств, невелико. К тому же результаты разных авторов заметно отличаются друг от друга (табл. 29).
Электрические свойства V3Si

Нешпор и Самсонов для металлокерамических образцов нашли, что удельная электропроводность о для V3Si при комнатной температуре составляет 4,9*10в3 ом-1*см-1. Однако в последующей работе Нешпор и Юпко предлагают значительно большее значение электропроводности (12000 ом1*см-1). Ими также исследована температурная зависимость удельного сопротивления (р) этой фазы в интервале температур от 0 до 1000°C. Оказалось, что при нагревании от комнатной температуры до 200°С р монотонно возрастает со слабым уменьшением температурного коэффициента. При более высоких температурах зависимость р(T) линейна, и о1000°С = 4800 ом-1*см-1. В цитируемой работе определялась также температурная зависимость т. э. д. с. а. Авторы нашли, что при нагревании а очень слабо уменьшается от почти нулевых значений вблизи комнатной температуры до -5 мкв/град при 400° С.

Последнее значение не было подтверждено в исследовании Сарачика и соавторов, в котором изучались температурные зависимости — от температуры перехода в сверхпроводящее состояние (Tс) до 300° К — т. э. д.с. и удельного электросопротивления соединений V3X(Х = Si, Ge, Sn, Ga) со структурой типа А15. Синтез исследованных препаратов осуществлен из очень чистых компонентов (99,9% V). Для V3Si было найдено, что относительное сопротивление р/р300°К монотонно возрастает примерно от 0,05 при повышении температуры (рис. 111). Абсолютная величина р при 300° К в соответствии с данными составляет 97 мком*см.

В изученном температурном интервале абсолютная т. э. д. с. возрастает от +4 до +14 мкв/град. Положительный знак а связывается авторами либо с дырочной проводимостью носителей тока в узкой d-полосе, либо с механизмом s-d рассеяния носителей зарядов.

Величина коэффициента Холла (RX) для V3Si при комнатной температуре приводится лишь в работе Нешпора и Самсонова (Rx = -0,17*10в-4 см3/к) и безусловно нуждается в определении при различных температурах на образцах высокой чистоты.

На высокую температуру перехода V3Si в сверхпроводящее состояние, по-видимому, впервые указали Харди и Хульм. Они исследовали препараты силицидов и германидов ряда переходных металлов IV—VI групп, полученные спеканием таблеток, спрессованных из порошков компонентов. Измерение температуры перехода в сверхпроводящее состояние (Tс) осуществлялось баллистическим методом по индукции образцов в магнитном поле напряженностью несколько эрстед. После экстраполяции значений Tс на нулевое поле для V3Si было получено Tс=17,0° К.

Сверхпроводящие и другие свойства V3Si затем были исследованы во многих работах, результаты которых обобщены в обзорах по сверхпроводимости. Характерно, что для Tс получены разные значения (от 16,8 до 17,2°К), что, по-видимому, связано с различным составом (и чистотой) изученных препаратов. Действительно, Брунинг показал, что содержание кремния в пределах области гомогенности фазы на основе V3Si существенным образом влияет на Tс. Так, при содержании кремния 21,9% (ат.) в образце, отожженном при 1000°C, Тс=13,25° К и лишь при 25,0% (ат.) Si достигается максимальное значение Tс=17,20° К.

V3Si относится к сверхпроводникам второго рода. Особенностью сверхпроводников этой группы, как известно, является наличие двух значений критических магнитных полей: нижнего и верхнего. Область значений напряженности между критическими величинами называется областью смешанного состояния, для которого отсутствует эффект Мейснера (выталкивание магнитного поля из объема образца при переходе в сверхпроводящее состояние). Верхнее критическое магнитное поле (Hк) для V3Si вблизи 0°К достигает 19 Ма/м и при повышении температуры до Tс плавно уменьшается, при этом [dHк/dT] возрастает, достигая вблизи температуры перехода в нормальное состояние 3,5 Ma/(м*град). Влияние температуры на величину критического поля исследовано также Мейером.

Плотность критического тока (jк) в V3Si также велика и может, по-видимому, достигать 10в5 а/см2. Для литых образцов jк плавно уменьшается при повышении напряженности поля от 10в4 а/см2 при 1,6 Ма/м до 3*10в3 а/см2 при 6,4 Ма/м.

В литературе описаны эксперименты по наблюдению энергетической щели в сверхпроводящем V3Si. Их идея основана на использовании туннельного перехода электронов через тонкий слой полупроводника, разделяющего два сверхпроводника, для одного из которых величина щели известна, а для другого подлежит определению. Так, в работе Левинстейна и Кунцлера изучались вольт-амперные характеристики точечного контакта ниобиевой (танталовой) иглы, подвергнутой анодному окислению, с массивными образцами сверхпроводников группы Me3X Для V3Si исследовалась электролитически полированная плоскость, составлявшая угол 2° с кристаллографической плоскостью (110). Оказалось, что в сверхпроводящем состоянии вольт-амперная характеристика имеет резкий подъем, ступеньку, значение напряжения на середине которого (2,85 мв) соответствует сумме ширин щелей для Nb и V3Si. Принимая ANb = 1,55 мв, авторы получают AV3Si = 1,3 мв. В цитируемой работе указывается также, что для V3Si, возможно, характерен набор дискретных значений ширин щелей, достигающих 2,8 мв.

Хаузер и соавторы на многослойном образце получили AV3Si = 2,80 мв (при 1°К), причем ширина щели не зависит от напряженности магнитного поля до 4 Ма/м, исчезая лишь при 17° К, когда V3Si переходит в нормальное состояние.

Влияние внешнего давления на Tc для V3Si оказывается резко анизотропным. Так, приложение напряжений в направлениях типа [100] снижает температуру перехода в сверхпроводящее состояние на 5*10в-9 град/н/м2, в то время как напряжение вдоль оси [111] или гидростатическое сжатие не приводят к существенному изменению Tс. По данным других авторов, изменение Tс при гидростатическом сжатии весьма мало и характеризуется коэффициентом — 2*10в-10 град/н/м2. В связи с этим Лeванюк и Сурис указывают, что обычная теория сверхпроводимости предсказывает зависимость T0 только от относительного изменения объема, которое выражается числами одного порядка при всех видах указанных выше напряжений. Это приводит к предположению о том, что Tс меняется не только при изменении объема, но и при сдвиговых деформациях. Авторы обзора приходят к выводу, что наибольшее снижение Tс в V3Si происходит при сдвиговых деформациях вдоль направлений типа. Указанное обстоятельство, по-видимому, неразрывно связано с фактом потери жесткости кристаллом V3Si при понижении температуры по отношению к сдвиговым колебаниям, распространяющимся вдоль направления и поляризованным в плоскости (110). При температуре T0 соответствующий сдвиговой параметр оказывается примерно в 20 раз меньше своего нормального значения, что приводит к появлению длинноволновых фононов, обмен которыми обеспечивает дополнительное сильное межэлектронное притяжение.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: