Наблюдение фазовых переходов в вихревых структурах сверхпроводников и в магнетиках

• Автор: Барков, Федор Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 92 с. : ил

Содержание
Введение.

1 Обзор литературы

1.1 Вихревая решетка в борокарбидах РЗЭ

1.2 Особенности вихревой структуры в органических сверхпроводниках

1.3 Магнитная структура манганитов лантана

1.4 Сравнительный обзор экспериментальных методов наблюдения магнитной структуры

1.5 Постановка задачи

2 Методика экспериментов

2.1 Методика декорирования вихревой структуры

2.2 Визуализация картин декорирования и их количественный анализ

2.3 Метод оценки глубины проникновения Л
3 Фазовые переходы в вихревой решетке в
Ілі№2В2С.
3.1 Вихревая решетка в исходных образцах Ьи№2В2С
3.1.1 Доменная вихревая структура в низких магнитных полях.
3.1.2 Эволюция вихревой решетки и фазовый переход в квадратную ВР в магнитном поле Я
3.1.3 Обсуждение
3.2 Вихревая структура в отожженных образцах Ьи№2В2С
3.2.1 Наблюдение реориеитационного перехода в магнитном поле Нх
3.2.2 Структурные особенности ВР вблизи поля перехода Я2
3.2.3 Обсуждение
4 Вихревая структура в органическом сверхпроводнике к— (ВЕБТ—
ТТРДСи^СБД.
4.1 Наблюдение вихрей Абрикосова в
к - (ВЕБТ - ТТР)2Си(МСЗ)

4.2 Анизотропия ВР в сверхпроводящей плоскости Ьс
4.3 Влияние температуры экспериментов на наблюдаемую структуру.
5 Изучение магнитной структуры легированных манганитов.
5.1 Магнитная структура в Ьао.уБго.зМпОз
5.2 Наблюдение фазового расслоения в Ьао.вСао.гМпОз
Заключение.
Литература.

Введение
Актуальность темы. Сверхпроводники второго рода были открыты Шуб-никовым и др. в 1936 г. [1]. Позднее Абрикосов теоретически показал[2], что (1) эти материалы характеризуются соотношением к > 1 /л/2, где к = А/£ - параметр Гинзбурга-Ландау [3], А - глубина проникновения, £ - длина когерентности (связанная с длиной когерентности в чистом материале соотношением 1/£ = 1/£0+1//, I- длина свободного пробега квазичастиц [4]); (11) в магнитном поле Нс 1 < Н < Нс2, где Нс 1 и Нс2 - первое и второе критические магнитные поля, в них формируется смешанное состояние, т.е. магнитный поток проникает в образец трубками, в которых сверхпроводимость разрушается, в то время как оставшаяся часть образца остается в сверхпроводящем состоянии, и на каждую трубку приходится квант магнитного потока Фо = Ьс/2е (такие трубки получили название вихрей Абрикосова). Электродинамика (в частности, магнитные и транспортные свойства) сверхпроводников второго рода в широком диапазоне магнитных полей и температур определяется именно свойствами системы вихрей Абрикосова. В связи с этим исследования свойств вихревой структуры вызывают большой интерес, как теоретический, так и практический.
В случае изотропного сверхпроводника второго рода наиболее энергетически выгодной является правильная треугольная решетка вихрей [5]. Однако реальные сверхпроводники часто не описываются такой моделью. Разница же в энергиях различных конфигураций вихревой решетки (ВР) незначительна (не более нескольких процентов), поэтому в случае, когда ситуация отличается от рассмотренной в [5], наиболее стабильными могут являться вихревые решетки, отличные от правильной треугольной. К искажению ВР может приводить и взаимодействие вихрей с различными дефектами кристаллической структуры (пиннинг). Более того, в слоистых сверхпроводниках (например, органических и высокотемпературных) возможны конфигурации вихревой структуры, сильно отличающиеся от ВР в объемных сверхпроводниках [6]. Типичными примерами служат вихревая жидкость [7] и вихревое стекло [8]. Для описания свойств таких структур вместо классического, основанного на рассмотрении смешанного состояния сверхпроводника второго рода как упорядоченной системы вихревых трубок в сверхпроводящей матрице, требуется

блюдении отдельных вихрей Абрикосова, когда магнитный контраст наиболее силен.
Сканирующая холловская микроскопия базируется на эффекте Холла -возникновении электрического поля, необходимого для компенсации взаимодействия движущихся зарядов с магнитным полем. Датчиком поля является холловский крест, состоящий из пересекающихся по небольшой площади токовых и потенциальных контактов, носителями заряда - электроны в двумерном электронном газе. Основным достоинством метода является высочайшая чувствительность к магнитному полю. Однако низкое пространственное разрешение, обусловленное размерами холловского креста (не лучше ~0.2 /лп), ограничивает область применимости методики к изучению вихрей Абрикосова малыми магнитными полями.
Таким образом, применяемая нами методика декорирования занимает следующее место в ряду экспериментальных техник визуализации магнитных структур: она является одной из наиболее подходящих при изучении статических вихревых структур в низких магнитных полях до ~ НС1 на поверхности сверхпроводников второго рода. В области высоких полей контраст в распределении магнитных частиц падает ввиду ослабления градиентов магнитных полей. Однако результаты, описанные в разделе 3.1, показывают, что соответствующая компьютерная обработка данных может довести пространственное разрешение до сравнимого с получаемым Лорентцевской микроскопией, что, несомненно, должно продвинуть область применимости методики декорирования в высокие поля.
1.5 Постановка задачи
Таким образом, при выполнении работы ставились следующие основные задачи:
1) исследовать поведение ВР в ЬиГЛгВгС во всем доступном диапазоне магнитных полей и сравнить полученные результаты с теоретически предсказанными в работе [18], объясняющей необычное поведение ВР в данном классе материалов эффектами нелокальное на масштабах порядка длины когерентности £. Особенно интересным представлялось возможное наблюдение фазовых переходов из одной конфигурации ВР в другую под действием