Ленточные сверхпроводники

Ленточный сверхпроводник с покрытием из нитрида ниобия

Нитрид ниобия относят к лучшим сверхпроводящим соединениям (i_c = 10 MA/cm²), но применяют его в пленочном исполнении на небольших подложках только при изготовлении физических приборов. Новым перспективным использованием нитрида ниобия является изготовление на его основе ленточных сверхпроводников. В ленточном кабеле преодолевается основной недостаток нитрида ниобия - его хрупкость.
       Нами разработана технология и оборудование для ионно-плазменного нанесения сверхпроводящего покрытия из нитрида ниобия на медную ленту. Ленточный сверхпроводник стабилизирован и после увеличения длины пригоден для изготовления катушек промышленных магнитов.
       Нитрид ниобия синтезирован при магнетронном распылении ниобия в смеси аргона и азота. Для улучшения технических параметров ленточного сверхпроводника между несущей основой из меди и покрытием из нитрида ниобия нанесены промежуточные слои из титана и нитрида титана. Оригинальные магнетронные высокопроизводительные распылители обеспечивают высокие критические характеристики ленточного сверхпроводника.
       Разработана и изготовлена вакуумная магнетронная установка для получения образцов ленточного сверхпроводника на основе нитрида ниобия (рис. 9). Изготовленные образцы (рис. 10) имеют следующие параметры.

Рис.9 Магнетронная установка для фор-ми-ро-ва-ния ленточного сверхпроводника

Рис.10 Образец ленточного сверхпроводника

Продолжающиеся исследования сверхпроводящих покрытий для ленточных сверхпроводников

Сверхпроводящие интерметаллические соединения ниобия

Сверхпроводящие интерметаллиды ниобия Nb₃Sn и Nb₃Al имеют высокие значения критических параметров. Одно из соединений - Nb₃Sn применяется при изготовлении проволочных кабелей с использованием процессов пластической и термической обработки заготовок. Мы заменили трудоемкий метод пластической обработки проволоки более перспективным - формированием ленточных сверхпроводников магнетронным осаждением.
       В лаборатории ИПТ ИЯФ получены образцы сверхпроводящих покрытий Nb₃Al и Nb₃Sn на несущей основе из медной ленты. Длина образцов 60 cm, ширина - 6 cm. Покрытия толщиной 1 mkm нанесены при одновременном магнетронном распылении ниобия и второго компонента. Кристаллические решетки синтезированных соединений относятся к соответствующему структурному типу с табличными значениями параметров.
       В настоящее время заканчивается подготовка к проведению криогенных экспериментов, после окончания которых будут определены критические параметры ленточных сверхпроводников. На заключительном этапе разработки технологии запланированы испытания образцов сверхпроводящих кабелей, которые представляют интерес для производства промышленных магнитов.

Высокотемпературные сверхпроводники

В лаборатории ИПТ ИЯФ получены образцы покрытий из высокотемпературной керамики Y-Ba-Cu-O на подложках из поликристаллических оксидов. Покрытие синтезировано при магнетронном распылении мишени стехиометрического состава в смеси аргона и кислорода. Покрытие из соединения Y-Ba-Cu-O имеет стехиометрический состав, соответствующий тип кристаллической структуры и высокотемпературную сверхпроводимость.
       Запланирована разработка способов формирования покрытий на металлическом носителе.

Заведующий лабораторией Тулеушев Юрий Жианшахович