ИСТИНА

ВТСП-провода второго поколения, представляющие собой многослойные гетероэпитаксиальные оксидные структуры на металлических лентах-подложках, прочно заняли место в арсенале прикладной сверхпроводимости и все чаще применяются в разного рода устройствах: кабелях, токоограничителях, высокополевых магнитах, СПИНах и т.д. Совершенствование этих материалов идет преимущественно в направлении повышения устойчивости критической плотности тока (jc) по отношению к внешнему магнитному полю путем введения искусственных центров пиннинга, а также в направлении наращивания критического тока за счет увеличения сечения слоя сверхпроводника. Во всех коммерчески доступных ВТСП-проводах 2-го поколения сверхпроводником являются фазы RBa2Cu3O7-x (R123, R= Y, Sm, Gd, реже Dy,Ho,Eu) с критической температурой 89-92 К. Купраты висмутового семейства (Bi-2212 и Bi-2223), имеющие Тс 100 К, составляют основу проводов 1-го поколения, получаемых по технологии "порошок в трубе". В то же время, давно известные ВТСП с еще более высокими критическими температурами - таллиевые и ртутные купраты пока не нашли воплощения в технических материалах. Причина этого состоит не столько в токсичности их компонентов, сколько в том, что преимущества высокой величины Тс не реализуются из-за слабой устойчивости плотности критического тока в этих материалах к магнитному полю. В особенности это характерно для лент, полученных прокаткой порошков, запрессованных в серебряные трубки, аналогично Bi-ВТСП. Сейчас уже нет сомнения, что для Tl- и Hg-ВТСП технологии, аналогичные технологиям ВТСП-проводов 2-го поколения, в основу которых положено создание эпитаксиальных слоев этих соединений на текстурированных подложках, не имеют альтернативы. Выполненные к настоящему времени исследования продемонстрировали, что Tl-ВТСП могут быть получены с Тс = 100-110 К и критической плотностью тока, превышающей технически значимый порог jc = 1 МА/см2 (77К, собственное поле SF), однако необходимо 1)создавать приемы повышающие стабильность jc в магнитном поле, и 2)одновременно разрабатывать производительные и надежные методы получения таких эпитаксиальных слоев с введенными центрами пиннинга на длинномерных металлических подложках. Решению этих взаимосвязанных задач применительно к сверхпроводникам таллиевого семейства посвящен настоящий проект, конечная цель которого - создать новые технически привлекательные ВТСП-материалы с критической температурой, превышающей 100 К.

Будет разработана двухэтапная технология получения слоев таллиевых ВТСП с критической температурой 100-110 К на буферированных металлических подложках. Эта разработка основана на следующих результатах: 1. Будут изучены характеристики сверхпроводимости пленок Tl-ВТСП, полученных оригинальными методами химического растворного и газофазного осаждения на металлических технических и модельных монокристаллических подложках (критическая температура Tc, критическая плотность тока Jc, зависимости Jc(Н) при Т=сonst, а также угловые зависимости Jc при Н и Т =соnst.). 2. Будет проведено сравнение результатов п 1 с характеристиками сверхпроводимости слоев идентичного состава, полученных методом PLD с последующим насыщением таллиевым паром, что позволит выбрать наиболее целесообразную технологию Tl-ВТСП слоев для полупромышленного производства. 3. Впервые будет разработан и изготовлен безопасный в работе аппарат для насыщения парами таллия (таллинизации) пленок-прекурсоров на длинномерных металлических подложках в режиме лентопротяжки. 4. Впервые для контроля и мониторинга процесса таллинизации будет разработан метод потенциометрического определения содержания таллия в атмосфере отжига на основе керамического таллий-проводящего твердого электролита. 5. Будут разработаны методы введения искусственных центров пиннинга (ИЦП) в слои Tl-ВТСП. Впервые будут получены длинномерных тонкопленочные композиты Tl-ВТСП + ИЦП в виде слоев различной толщины на технических металлических подложках (лентах). 6. По результатам измерения характеристик сверхпроводимости полученных тонкопленочных композитов Tl-ВТСП + ИЦП будут выбраны состав и концентрация искусственных центров пиннинга, обеспечивающих наибольший эффект стабилизации критического тока в магнитных полях.