Классы сверхпроводников.
Специалисты (даже теоретики) должны знать, какие бывают сверхпроводники.
Чистые элементы.
а) 30 элементов сверхпроводят в обычных условиях.
б). Не сверхпроводят:
-диэлектрики;
-«хорошие» металлы (металлы 1 ой группы) – Na, K, Au, Ag, Cu;
-ферромагнетики – Fe, Co, Ni.
в) Бывают разные модификации (разные решетки):
La
a (гексагональная) b (гцк)
Тс=4.88 К Тс=6.0 К
Т.е. тип решетки важен.
А. Сверхпроводимость под давлением.
Под давлением могут образоваться новые модификации, и могут быть СП.
Пример: Ba(III) Tc=5.1 K при P³140 кбар. Это третья модификация бария. Барий – полуметалл и не СП в обычных условиях.
Единицы давления:
1 бар=105 Па
1 Па (Паскаль)=1 Н/м2
1 атм=760 мм рт. ст. (тор)=
=1.01×105 Н/м2»1 бар
2 ой пример: Bi.
Другие примеры:
Cs (1 ая группа!) Тс=1.5 К при Р³100 кбар.
Ge (полупроводник!) Тс=5.4 К при Р³110 кбар. Стал металлом.
Р (фосфор, диэлектрик!) Тс=6.1 К при Р³ 100 кбар. Ясно, что стал металлом.
О (кислород, сентябрь 1998г.) Тс=0.6 К при Р=1 Мбар. Сейчас освоены такие давления.
У обычных металлов:
Са Р=1.5 Мбар Тс=15 К J. Phys. Soc. Japan 65, 1924 (1996).
S Р=1.6 Мбар Тс=17 К Nature 390, 382 (1997).
Рекорд. Проверка других авторов подтвердила: Тс=15К при Р=1 Мбар найдено.
Менее сенсационные результаты:
I Тс=1.2 К при Р=300 кбар.
Br Тс=1.5 К при Р=1.4 Mбар.
Наконец, открыта СП в 2007 г. в Y: Tc≈20 K при Р=1.15 Мбар. Это уже можно считать высокотемпературной сверхпроводимостью.
J.J.Hamlin et al. Phys. C 451, 82 (2007).
Б. Аморфные сверхпроводники или очень тонкие пленки.
Серьезное изменение структуры.
Аморфные – осаждение на холодную (TN, THe) подложку.
Стали сверхпроводящими Li (1 ая группа), Cr (исходно – ферромагнетик).
Интересный пример: Be (аморфный) Тс=9.3 К (в обычном состоянии Тс=0.026 К).
В. Благородные металлы.
Пока не сверхпроводят.
В 1999 г. на международной конференции по физики низких температур LT-22 было объявлено: Pt (микрогранулы) Тс~10 mК. Подтверждено! Но платина не чистая, а с примесями!
Итого: сверхпроводниками являются 56 элементов.
Металлические сплавы (твердые растворы) и соединения.
СП соединений ~ 103. Сплавов ~ 2×103.
Соединение = точный состав (А2В).
А. Твердые растворы (неупорядоченные сплавы).
Всего один пример:
NbxTi1-xºNbTi Tcmax=10 K.
Самое широкое применение из всех СП.
б. Двойные химические соединения.
1) А15. Самые известные до ВТСП, бывшие рекордсмены Тс.
Кубическая (сложная) решетка. Тип А3В.
Примеры:
Nb3Sn Tc=18 K;
Nb3Ge Tc=24 K.
Структура решетки:
В центре каждого кубика находится еще один атом германия.
Обратите внимание: цепочки ниобия! Считается, что для получения СП с достаточно высокими Тс нужна анизотропия решетки.
2) В1 – куб типа NaCl. Много СП-ков в этой структуре.
а. Гидриды (дейтериды) палладия
PdH Tc=9 K,
PdD Tc=11 K.
Обратный изотоп-эффект!
б. Карбиды
MoC Tc=14.3 K.
Новые, более сложные карбиды:
YPd2B2C Tc=23 K.
в. Нитриды
NbN Tc=17.3 K.
Приложение пленок в СП электронике.
