Динамика начальной стадии проникновения магнитного поля в высокотемпературные сверхпроводники

• Автор: Калядин, Олег Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1. СВЕРХПРОВОДНИКИ ВО ВНЕШНИХ МАГНИТНЫХ
ПОЛЯХ (ОБЗОР)
1.1 Классические сверхпроводники
1.1 Л Поверхностный барьер движению вихрей
1.1.2 Магнитомеханический эффект в сверхпроводниках
1.2 Высокотемпературные сверхпроводники
1.2.1 Проникновение вихрей Абрикосова
1.2.2 Проникновение вихрей Джозефсона
1.3 Выводы и постановка задач на исследование
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. ОБРАЗЦЫ
2.1 Экспериментальная установка для исследований
сверхпроводников в магнитных полях
2.2 Изготовление и аттестация образцов 54 ГЛАВА 3. ПЕРВОЕ КРИТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ГРАНУЛ И
ДИНАМИКА МАГНИТНОГО ПОТОКА В
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ
3.1 Эффект размагничивания
3.2 Влияние структурных особенностей ВТСП на процесс
проникновения магнитного поля
3.2.1 Определение набора критических полей
3.2.2 Особенности диссипации электромагнитной энергии в иттриевых металлооксидах
ГЛАВА 4. ВТСП В СВЕРХМАЛЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
4.1 Проникновение гипервихрей в металлоксиды иттрия
4.2 Влияние фазового состава иттриевых сверхпроводников
на проникновение гипервихрей

4.3 Особенности проникновения магнитного поля в висмутовые
сверхпроводники
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перовскиты и перовскитоподобные соединения обладают целым рядом интересных физических свойств, среди которых наиболее значимым является высокотемпературная сверхпроводимость. После ее открытия в 1986 году началось всестороннее и систематическое изучение широкого класса металлооксидов с использованием имеющегося методического арсенала физики твердого тела и физического материаловедения.
Среди таких исследований центральное место занимает изучение процессов, протекающих в объеме сверхпроводников в условиях воздействия внешних магнитных полей. Это обусловлено в первую очередь вопросами возможности применения данных материалов. Действительно, в целом ряде криогенных устройств и приборов (гравиметрии и навигации) на сверхпроводящие элементы их конструкций действуют постоянные и переменные магнитные поля. Для успешного проектирования и создания такого оборудования необходимо знать и учитывать физические процессы, протекающие в сверхпроводниках, в условиях внешних воздействий, близких к условиям эксплуатации криогенных устройств. В этой связи исследование процессов проникновения магнитного поля, включающее определение полного набора его критических величин, остается актуальной задачей физики сверхпроводников.
Вместе с тем гранулярная структура и многофазность высокотемпературных керамических сверхпроводников обуславливает нетревиальность их магнитных свойств и затрудняет определение критических полей. Магнитный поток в такие материалы может проникать не только в виде вихрей Абрикосова (как в классические сверхпроводники 2 рода), но и вихрей Джозеф-сона (флаксонов) и гипотетических гипервихрей. Причем существование последних до настоящего времени обусловлено лишь теоретически, в результате чего начальный этап проникновения магнитного поля в ВТСП остается не изученным. В этой связи экспериментальное исследование влияния макро-

очень важны и должны быть ярко выражены: токонесущая способность и магнитные свойства керамики определяются слабыми связями.
Модель гранулированного сверхпроводника [93,94] позволяет объяснить особенности намагничивания ВТСП-керамик и придать экспериментально определяемым параметрам (Н*1,Н*2,Нс1) физический смысл.
В данной модели ВТСП каждая гранула является идеальным сверхпроводником длиной А, шириной В, причем гранулы соединены между собой джозефсоновскими переходами толщиной I (рис. 1.8).
Слабое магнитное поле, приложенное вдоль поверхности сверхпроводника в плоскости (Ь-а), проникает в образец на глубину Л,д, существенно превышающую лондоновскую глубину проникновения поля в гранулы. Это происходит из-за слабости межгранульных связей, по которым и осуществляется «просачивание» поля внутрь керамики. Предполагается, что границы гранул не влияют на токи, которые текут вдоль границ, поэтому можно считать границы тонкими по сравнению с размерами гранул. В случае пленок и тексту-рированных сверхпроводников, глубины проникновения анизотропны в направлениях а и Ь решетки [94]. Это вызвано тремя причинами. Во-первых, различие Си-О связей в направлениях а и Ь приводит к анизотропии глубины проникновения магнитного поля в гранулы. Во-вторых, различие свойств джозефсоновских переходов, образованных (Ь-с) и (а-с) плоскостями гранул приводит к анизотропии глубины проникновения в межгранульные границы. Наконец, различие размеров гранул вдоль осей а и Ь должно привести к анизотропии эффективной глубины проникновения в гранулированный сверхпроводник.
Пунктирной линией на рис. 1.8 изображен профиль проникновения магнитного поля в гранулы на глубинуЯа и Ль, а также в межгранульные
границы на глубину Хе£ и Л)/.