Механизмы магниторезистивного эффекта в гранулярных высокотемпературных сверхпроводниках

• Автор: Балаев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 243 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Механизмы диссипации в гранулярных ВТСП (обзор)

1.1. Межгранульные границы в гранулярных ВТСП как джозефсоновские переходы

1.2. Эффект Джозефсона и слабая сверхпроводимость

1.2.1. Эффект Джозефсона. Температурная зависимость критического тока и вольт-амерные характристики различных типов

слабых джозефсоновских связей

1.2.2. Джозефсоновский переход во внешнем магнитном поле

1.2.3. Влияние тепловых флуктуаций на ВАХ. Модель

Амбегаокара-Галъперина

1.3; Экспериментальные исследования характера межгранульных границ в поликристаллических ВТСП
1.3.1. Чистые поликристаллы ВТСП
1.3.2. Композиты ВТСП + нормальный металл, ВТСП+ диэлектрик
1.3.3. Композиты на основе ВТСП как сеть искусственно
созданных джозефсоновских переходов
1.4. Диссипация в сверхпроводниках II рода
1.4.1. Теория Кима-Андерсона
1.4.2. Зависилюсть потенциала пиннинга от тока и магнитного поля
1.4.3. Анизотропия магнитосопротивления относительно взаимной ориентации магнитное поле — транспортный ток
1.4.4. Петли гистерезиса намагниченности сверхпроводников IIрода
1.4.5. Релаксация намагниченности
1.5. Экспериментальные исследования процессов диссипации в магнитном поле в гранулярных сверхпроводниках
1.5.1. Межгранульные границы в гранулярных ВТСП, как джозефсоновская среда. Влияние магнитного поля на критический ток массива джозефсоновских переходов
1.5.2. Резистивный переход и ВАХ гранулярных ВТСП

1.5.2.1. Модель АН и потенциал пиннинга в межгранулъной среде гранулярного ВТСП
1.5.2.2. Применимость моделей АН и крипа потока
1.5.3. Гистерезис зависимостей Р(Н) и возможные механизмы такого поведения
1.5.4. Релаксация остаточного электросопротивления гранулярных ВТСП
1.5.5. Участок с отрицательным магнитосопротивлением на зависимостях Я(Н) гранулярных ВТСП
1.5.6. Гранулярные ВТСП как активные элементы датчиков магнитного

1.6. Постановка задачи
ГЛАВА II. Экспериментальные методики измерения магнитосопротивления, приготовление и характеризация образцов
2.1. Приготовление и состав образцов
2.1.1. Композиты на основе ВТСП У-Ва-Си-О
2.1.2. Поликристаллические ВТСП УВа2Си307, Вії вРЪо з$гі 9Са2Си3Ох,
Таі33Буд і3Си
2.1.3. Пористые и текстурированные ВТСП на основе
Вії гВЪо 3$у19Са2Си3Ох
2.2. Измерения транспортных свойств ВТСП
2.2.1. Измерения сопротивления и погрешности
2.2.2. Регулирование температуры с помощью откачиваемой вставки-
дыоара
2.3. Установки для измерения транспортных характеристик в квазистациопарных магнитных полях
2.3.1. Требования к установкам
2.3.2. Модификация установки «Автоматизированный вибрационный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом» для измерений магнитосопротивления
2.3.3. Установка для измерения транспортных свойств твердых тел в
магнитных полях
2.4. Магнитные измерения
2.5. Алгоритмы проведения магнитных и транспортных измерений в
магнитных полях
ГЛАВА III. Композиты на основе У-Ва-Си-О, приготовленные методом быстрого спекания, как материалы, демонстрирующие значительный
магниторезистивный эффект
З’Л. Влияние внешнего магнитного поля на резистивный^переход композитов УВСО + СиО, УВСО + Ва(РЬ1_х8пх)
3.1.1. Зависимости ЩТ) в магнитных полях и избыточное электросопротивление под действием магнитного поля композитов
УВСО + СиО, УВСО + ВаРЬ03, УВСО + ВаРЪ0 735и025С>
3.1.2. Сравнение с «чистыми» ВТСП поликристаллами
3.2. Зависимости магнитосопротивления р(Н) композитов на основе ВТСП
3.2.1. Влияние транспортного тока на зависимости
магнитосопротивления
3.2.2. Область необратимого поведения зависимостей р (Н) при 77.4 К
3.3; Управляемое по величине относительное магнитосопротивление
РО = [р(Н) - р(Н=0)] / р(Н=0)
3.3.1. Зависимости ро(Н)
3.3.2. Влияние транспортного тока на зависимости ро(Н)
3.4. Анизотропия магнитосопротивления (магнитное поле — транспортный ток) композитов УВСО + СиО,УВСО + 15 BaPbo.75Sno.25O
3.4.1. Резистивный переход приН ||у иН А.у
3.4.2. Волът-амперные характеристики и зависимости р(Н) при различных
ориентациях]иНпри 77.4К
3.4.3. Угловая зависимость магниторезистивного эффекта Н, у)
3.5. Влияние времени высокотемпературного отжига на транспортные свойства композитов ВТСП + СиО
3.6. Возможные применения ВТСП-композитов в качестве активных элементов, реагирующих на внешнее магнитное поле
3.7. Выводы
1.4. Диссипация в сверхпроводниках II рода.
1.4.1. Теория Кима-Андерсона.
Рассмотрим классические представления о диссипации в сверхпроводниках II рода во внешнем магнитном поле, причём Н > HCi- В этом случае поле проникает в сверхпроводник в виде абрикосовских вихрей, которые закрепляются на центрах пиннинга (т.е., дефектах, и т.п.). Величину потенциальной ямы, в которой находится вихрь, называют энергией пиннинга U, или потенциалом пиннинга. При величинах тепловой энергии кТ, даже много меньшей U, возможны перескоки вихрей с одного центра пиннинга на другой. При протекании тока I через сверхпроводник, 11Н, на вихри действует сила Лоренца, пропорциональная и величине поля, и тока. Действие тока на вихрь сводится к уменьшению стенки потенциальной ямы, в которой находится вихрь, в сторону, перпендикулярную направлению транспортного тока, т.е., появляется «движущая сила» [78]. Перескок вихря приводит к диссипации, т.е., появлению напряжения. В принципе, перескоки вихрей возможны при Т > 0, т.е., образец обладает конечным, хотя и неизмеримо малым сопротивлением, что характерно для сверхпроводников II рода [17]. Общепринятая иллюстрация [79,80] поведения потенциала пиннинга в зависимости от пространственной координаты х показана ни рис.1.8. Здесь схематично показана модификация U(x) для различных случаев: 1 = 0, I«Ic, I ~ 1с- Действие внешнего поля, в принципе, аналогично действию тока, поскольку под «критическим током» в данном случае понимается его значение в некотором поле. В случае I « 1с вероятность перескока вихрей мала. Она, естественно, определяется разницей вероятностей, т.е., больцмановских экспонент exp(-Ui / кТ) и exp(-U2/kT), где Uj и U2 — высота стенок потенциального барьера в направлении движущей силы и против неё. В этом случае (малый ток) мы имеем дело с «переползанием» вихрей, т.е., так называемым крипом потока [79,80]. При I ~ 1с «высота стенок» потенциала пиннинга становится малой и реализуется случай течения потока (flux flow). Выражение для величины и (количество «свершившихся» попыток перескока), пропорциональной диссипации в теории Андерсона - Кима [81,82] выглядит следующим образом [78,83]:
о = и0 exp(-U0 / kT) sinh(J В VdL/кТ), (1.8)