Магнитно-полевые зависимости критического тока в поликристаллических образцах MgB₂, допированных наночастицами TiO₂ и SiC

Abstract

Представлены экспериментальные исследования структуры и полевых зависимостей плотности критического тока jc(H,T) массивных поликристаллических образцов MgB₂, допированных немагнитными наночастицами TiO₂ и SiC. Образцы изготовлены методом горячего изостатического прессования (ГИП). Структурные исследования проведены методами рентгеновской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ). Показано, что образцы с добавкой TiO₂ имеют средний размер зерен 50–70 nm, а образцы с добавкой SiC – порядка 200 nm. Рассмотрена вихревая структура в образцах в различных диапазонах внешних магнитных полей. Предложена модель, объясняющая причину увеличения плотности критического тока при высоких полях в образцах MgB₂, содержащих немагнитные наночастицы.

Представлено експериментальні дослiдження структури і польових залежностей густини критичного струму jс(H,T) масивних полікристалічних зразків, допiйованих наночастинками TiO₂ і SiC. Зразки виготовлялися методом гарячого ізостатичного пресування. Структурні дослідження проводилися методами рентгенівської спектроскопії і електронної мікроскопії, що просвічує (ТЕМ). Показано, що зразки з добавкою TiO₂ мають середній розмір зерен 50–70 nm, а зразки з добавкою SiC – близько 200 nm. Розглядається вихрова структура у зразках в різних діапазонах зовнішніх магнітних полів. Запропонована модель, що пояснює причину збільшення густини критичного струму при високих полях у зразках MgB₂, що містять немагнітні наночастки.

The structure and the field dependences of the critical-current density jc(H,T) for bulk polycrystalline MgB₂ samples doped with nonmagnetic nanoparticles of TiO₂ and SiC have been studied experimentally. The samples were prepared by the method of hot isostatic pressing. The structure was studied by X-ray spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM). It is shown that for the TiO₂-doped samples the average particle size makes 50–70 nm, that of the SiC-doped samples – 200 nm. Vortex structure of the samples in various external magnetic fields has been considered. A model has been proposed to explain the reason of critical-current density increase in MgB₂ samples with nonmagnetic nanoparticles in high fields.