Формирование наноструктуры материалов на основе диборида магния с высокими значениями сверхпроводящих характеристик

• Main Authors: Прихна, Т.А., Шаповалов, А.П., Гречнев, Г.Е., Бутько, В.Г., Гусев, А.А., Козырев, А.В., Белоголовский, М.А., Мощиль, В.Е., Свердун, В.Б.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2016
• Series: Физика низких температур
• Subjects: К 100-летию со дня рождения К.Б. Толпыго
• Online Access: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129110

Представлен анализ сверхпроводящих свойств массивных материалов на основе диборида магния, полученных путем нагрева при высоких квазигидростатических давлениях (1–2 ГПа) методами горячего прессования (30 МПа), электроспекания под давлением (16–96 МПа) и свободного спекания. Показано, что оптимизация распределения примесей в MgB₂ достигается путем варьирования условий синтеза и введением легирующих добавок. В частности, в синтезированных при 2 ГПа поликристаллических MgB₂ материалах с большим количеством примесного кислорода получены высокие плотности критического тока (10⁶ и 10³ A/cм² в магнитных полях 1 и 8,5 Tл при температуре 20 К). Установлено, что примесный кислород в основном локализован в гомогенно распределенных в матрице нанослоях или нановключениях, которые являются центрами пиннинга, причем сама MgB₂ матрица также содержит небольшое коли- чество растворенного кислорода. Примесный или специально добавленный углерод, входя в структуру диборида магния, приводит к росту критических магнитных полей до значений Bc₂(22 К) = 15 Tл и Birr(18,5 К) = 15 Tл. Приведены результаты первопринципных расчетов электронной структуры и ста- бильности соединений на основе диборида магния при условии частичного замещения бора кислородом или углеродом, на основе которых показано, что углероду выгоднее распределяться в структуре MgB₂ гомогенно, а атомам кислорода выгоднее замещать бор попарно в ближайших позициях или формировать зигзагообразные цепочки.