Електричні властивості аморфних металів

По електропровідності аморфні метали ближче до рідких металів, а ніж до кристалічних. Питомий опір r аморфних металічних сплавів при кімнатній температурі складає (1–2)×10^-4Ом×см, що у 2–3 рази перевищує r відповідних кристалічних сплавів. Це пов’язано з особливостями зонної структури аморфних металів. У кристалічних металах довжина вільного пробігу електрона складає приблизно 50 періодів ґратки навіть при Т, близькій до температури плавлення. Відсутність дальнього порядку у металічних стеклах зумовлює малу довжину вільного пробігу, яка співрозмірна з міжатомною відстанню. Наслідком цього є підвищений опір і слабка залежність його від температури.

При низьких температурах (Т << q, де q – температура Дебая) електронні властивості аморфних металів мають ряд характерних особливостей. Наприклад, питомий опір r більшості аморфних металів при пониженні температури у деякий момент починає зростати. Оскільки при достатньо високих температурах r звичайно також зростає з підвищенням Т, то це приводить до появи у залежності r(Т) характерного мінімуму, який лежить, як правило, в інтервалі 10-50 К. можлива і більш складна залежність, наприклад, залежність r(Т) при низьких температурах може мати декілька чередуючихся максимумів і мінімумів.

Існує думка, що така поведінка r(Т) відтворює властивості самого неупорядкованого стану. Дійсно, оскільки вказаний мінімум питомого опору не спостерігається у кристалічних сплавах того ж самого складу (рис.4), то r_мін в аморфних сплавах можна зв’язати з флуктуаціями ближнього порядку, які є суттєвими для аморфних сплавів взагалі. Цей висновок у такій категоричній формі може бути віднесений, мабуть, тільки до аморфних систем з найбільш просто побудованою електронною підсистемою – простим металом та їх сплавом. На поведінку металічних систем, які містять атоми перехідних або рідкісноземельних металів та металоїдів, повинні суттєво впливати такі фактори, як наявність незаповнених внутрішніх оболонок,

магнітний момент атомів, ефекти кристалічного поля, ковалентні зв’язки, переніс заряду від атомів металу до атомів металоїдів і т.д.

Надпровідні аморфні метали

Багато аморфних металічних сплавів при низьких температурах переходить у надпровідний стан. Дослідження їх надпровідних властивостей викликає великий інтерес як з точки зору розвитку теорії надпровідності, так і з точки зору технічного використання. Зокрема, аморфні металічні надпровідники є прекрасними модельними об’єктами для фундаментальних досліджень впливу на властивості надпровідників ефектів локалізації і інтерференції пружного домішкового розсіювання і електрон-електронної взаємодії. Багато надпровідних аморфних систем можна віднести до двох великих класів: типу метал-неметал і метал-метал. Цей умовний поділ успадкований від технології одержання аморфних систем і відображає в основному технологічні особливості отримання аморфних матеріалів, а не відношення останніх до явища надпровідності.

Не дивлячись на велику кількість складів, можна відмітити, що більшість досліджуваних аморфних надпровідних металів відноситься до сплавів на основі Zr, Mo, Nb, Ti i Hf (наприклад, Mo₆₀Si₄₀, Mo₅₀Ge₅₀, Nb₇₅Si₂₅, Nb₇₅Ge₂₅, Zr₇₀Pa₃₀, Zr₉₅Cu₅, Zr₆₀Ni₄₀, Ti₉₀Fe₁₀ і т.д.). Із самого початку досліджень надпровідності в аморфних сплавах було помічено, що у них критична температура переходу у надпровідний стан Т _к, як правило, сильно відрізняється від Т _к у кристалічному стані сплава того ж складу. Для більшості складів виявлялося, що ця температура значно вища, ніж відповідна Т _к у кристалічному стані, але були випадки, коли вона значно понижувалась при аморфізації. Відмітимо, що Т _к для різних аморфних металів знаходяться в інтервалі від 0,13 (Zr₃₃Ni₆₇) до 9,13 К (Ве). Зауважимо також, що величина Т _к у подвійних аморфних сплавах чутлива до особливостей структури і складу матеріалу. Для аморфних металів має місце сильна залежність Т _к від складу. Так, у системі Zr–Fe збільшення вмісту на
1 ат.% Fe приводить до пониження Т _к приблизно на 0,3 К, а в системі Zr–Ge на 0,2 К. Однак ширина надпровідного переходу у випадку сплаву Zr–Ge рівна 0,05 (тобто дуже мала і порівняна з відповідними значеннями для досконалих монокристалів). Таким чином, аморфні металічні сплави досить однорідні як за складом, так і по структурі.

Усі відомі на сьогоднішній день аморфні металічні надпровідники є надпровідниками другого роду. Значення критичного поля Н_к2 в аморфних надпровідниках цілком зрівняні з максимальними критичними полями кристалічних надпровідників. Для багатьох аморфних надпровідників спостерігається лінійна залежність Н_к2(Т) у діапазоні температур, значно більшому, ніж у випадку кристалічних надпровідників.

Date: 2016-05-25; view: 363; Нарушение авторских прав