WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Beff = H - 4 (MG(Н) - МJ(H, j)). (3) Согласно представлениям о поведении вихрей в сверхпроводнике в случае протекания транспортного тока в присутствии магнитного поля, ток, больший критического, кардинально изменяет профиль координатной функции потенциала пиннинга [5, 6]. Вследствие действия силы Лоренца вихри срываются с центров пиннинга. Поэтому MJ будет функцией транспортного тока. Следовательно, если пиннинг в джозефсоновской среде значителен, то можно ожидать, что транспортный ток будет влиять на эффективное поле Beff в джозефсоновской среде.

На рис. 2 приведены гистерезисные зависимости R(H) образца Y-Ba-Cu-O + 30 CuO при различных величинах транспортного тока (210 mA, как меньше критического в нулевом внешнем поле, IC(T = 4.2K, H = 0) = 4.5 mA, так и больше) при различных фиксированных значениях Hmax = 1, 2, 3,…7 kOe и разность HR=const = (H - H) от H, т.е. длина отрезка между точками пересечения линии R = const с зависимостями R(H) и R(H), как функция поля H. Отметим, что использовать H, как параметр, характеризующий гистерезис R(H), было предложено в данной работе впервые.

a b Рис. 2. Гистерезисные зависимости R(H) образца Y-BaCu-O + 30 CuO при различных величиR = const нах транспортного тока (2, 4, 7, 10 мА снизу вверх) (а) и разность R = const HR=const = (H-H) от H (b).

R = const 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 H, kOe H, kOe Равенство сопротивлений в полях H и Н, R(H) = R(Н), означает равенство эффективных полей в этих точках : Beff(H) = Beff(Н). В случае когда пиннинг в джозефсоновской среде и вклад в намагниченность от неё малы, из (2) получим:

H - 4 M(H) = H - 4 M(H) (4) следовательно ширина гистерезиса магнитосопротивления Н = Н - H при R = const будет равна:

HR=const = H - H = 4 (M(H) - M(H)). (5) Видно, что параметр НR=const зависит только от намагниченности гранул ВТСП и не зависит от транспортного тока.

Для случая, когда закрепление вихрей в джозефсоновской среде может дать заметный вклад в локальные поля (1), из уравнения (3) получим:

HR=const = H - H = 4 (MG(H) - МJ(H, j)) – - 4 (M(H) - МJ(H, j)). (6) В этом случае ширина гистерезиса магнитосопротивления должна зависеть от транспортного тока ввиду зависимостей MJ(H,j).

На рис. 2 показан пример определения ширины гистерезиса магнитосопротивления, максимальное введенное поле Hmax, = 7 kOe, H = 5 kOe. Анализируя наши экспериментальные результаты, на рис. 2, а также данные, полученные на других композитных образцах, мы обнаружили, что ширина петли гистерезиса магнитосопротивления, действительно, не зависит от транспортного тока. Рис. 2 иллюстрирует описанную особенность.

Данные по HR=const для измерений R(H) при различных токах совпадают в пределах точности эксперимента. Т.е., несмотря на то, что сама форма кривых R(H) и R(H) сильно R=const H R, изменяется с ростом тока, что видно на рис. 2, остаётся постоянной разница HR=const = H H. Величина HR=const определяется только Hmax, т.е. захваченным внутри гранул потоком или внутригранульным пиннигом. Исходя из соображений, приведённых выше (выражение (5)), авторы считают, что независимость ширины гистерезиса от транспортного тока может однозначно быть интерпретирована как то, что гистерезис магнитосопротивления в случае объектов, исследованных в данной работе, определяется только потоком, захваченным внутри ВТСП гранул.

В четвертой главе приведено исследование временной эволюции магнитосопротивления гранулярных композитов на основе ВТСП (Y-Ba-Cu-O) и CuO в постоянных магнитных полях.

Сначала остановимся на временной релаксации остаточного сопротивления после воздействия магнитного поля. При H = 0 в межгранульной среде остаётся наведённая ненулевая магнитная индукция, что приводит к появлению остаточного электросопротивления Rrem. Релаксация намагниченности ВТСП гранул приводит к уменьшению магнитной индукции, наведенной в межгранульном пространстве. А поскольку вся диссипация происходит в межгранульных границах, то эти границы (переходы джозефсоновского типа) реагируют на уменьшение наведённой магнитной индукции и остаточное сопротивление также релаксирует со временем.

На рис. 3 приведены типичные зависимости Urem (остаточного напряжения при заданном токе, Rrem=Urem / I) от времени для образца Y-Ba-Cu-O + 40 CuO после ввода/вывода внешнего поля до величины Hmax = 5 kOe.

Для интерпретации данных по релаксации остаточного электросопротивления было предложено сопоставлять величину Rrem с равным ему значением сопротивления на зависимости R(H) (прямой ход зависимости R(H)). Действительно, равенство электросопротивления Rrem и R(H = H*) означает, что величина магнитной индукции, усреднённой по всем межгранульным границам , одинакова в точках H = 0 (после приложения Hmax) и H = H*. Поле Н* определяется как абсцисса пересечения линии R(H) = Rrem и ветви прямого хода зависимости R(H). На рис. 4 подробно показаны начальные участки прямого хода R(H) композита Y-Ba-Cu-O + 40 CuO и точки пересечения этих зависимостей с прямыми R(H) = Rrem, соответствующими данному транспортному току.

Оказалось, что величина H* одинакова для всех значений транспортного тока и равна 440 Oe (при Hmax = 5 kOe).

Также на рис. 4 приведены значения Rrem(t = 3000 sec) (точки на оси ординат), т.е., сопротивление, измеренное через 3000 sec после вывода поля. Мы сопоставили величину Rrem(t = 3000 sec) с равным ему значением сопротивления на зависимости R(H) подобно тому, как это сделано для значений Rrem(t = 0 sec). Из рис. 4 видно, что поле Н*(t = 3000 sec), т.е., абсцисса пересечения линии R(H) = Rrem(t = 3000 sec) с зависимостью R(H) также одинаково для всех значений транспортного тока и составляет величину 385 Oe. Для других значений t ситуация аналогична. Низкие величины транспортного тока не могут индуцировать поле в образце, сравнимое с внешним полем. Поэтому величина при одинаковой магнитной предыстории одна и та же при разных токах. Подобные результаты получены и для других композитных образцов.

В случае учёта пиннинга в межгранульных границах картина проникновения поля в гранулярный сверхпроводник (рис. 1), усложнится и при Н = 0 будет определяться суперпозицией полей, наведённых абрикосовскими вихрями, и джозефсоновскими вихрями в межгранульной среде [7, 8, 9]. Однако транспортный ток, больший критического для джозефсоновских переходов, будет способствовать дополнительному срыву вихрей из межгранульной среды, что должно приводить к уменьшению величины с ростом тока, и, как следствие, зависимости H* от I. Поскольку такого в эксперименте не наблюдается, то можно заключить, что релаксация электросопротивления исследованных ВТСП композитов вызвана только релаксацией магнитного потока, захваченного сверхпроводящими гранулами. Уменьшение поля Н* с течением времени (~ 55 Oe в течении ~ 3000 sec) одинаково для различных плотностей транспортного тока, и это является, на наш взгляд, убедительным доказательством того, что релаксация остаточного электросопротивления в исследованных композитных образцах, вызвана уменьшением магнитной индукции в межгранульной среде, которая, в свою очередь, связана с процессами выхода вихрей из ВТСП гранул.

При измерениях временной эволюции магнитосопротивления в постоянном магнитном поле была обнаружена смена характера изменения электросопротивления. Впервые обнаружено, что при возрастании, а затем остановке внешнего магнитного поля электросопротивление уменьшается, а при убывании/остановке поля увеличивается со временем.

В диапазоне малых полей при условиях H = const сопротивление снова уменьшается с течением времени.

Остановимся на объяснении наблюдаемой смены характера эволюции релаксации электросопротивления. При остановке внешнего поля на прямом ходу зависимости R(H) или М(Н), модуль намагниченности уменьшается со временем. Значит, уменьшается и поле в межгранульной среде, индуцированное дипольными моментами гранул. Это индуцированное поле дает различный по знаку вклад в эффективное поле в межгранульной среде на прямой и обратной ветви зависимости R(H), см. рис. 1. Значит, в случае возрастания внешнего поля, релаксация намагниченности приводит к уменьшению эффективного поля в межгранульной среде, и электросопротивление уменьшается со временем. Когда поле убывает, индуцированное гранулами поле направлено против внешнего и релаксация намагниченности приводит к увеличению эффективного поля, следовательно, сопротивление увеличивается со временем. В полях, меньших точки минимума обратного хода R(H) (вплоть до Нdec = 0), индуцированное поле преобладает над внешним, и релаксация намагниченности приводит к тому, что эффективное поле уменьшается и R также релаксирует.

В пятой главе приводятся результаты исследования гистерезисного поведения магнитосопротивления R(H) и его временной эволюции в магнитных полях гранулярных ВТСП классических систем Y-Ba-Cu-O, Bi-Ca-Sr-Cu-O, и La-Sr-Cu-O при различных плотностях транспортного тока, как меньше критической (при H = 0), так и больше неё. Т.е. в данной главе были проведены эксперименты, подобные исследованиям предыдущих глав, но не на композитах, а на «чистых» гранулярных ВТСП.

На рис. 5 приведены гистерезисные зависимости магнитосопротивления исследованных образцов, измеренные при различных величинах транспортного тока I = 700 mA BSCCO 650 mA YB CO, T = 77.4 K 550 mA RNJ = 9 m RNJ = 8.6 m 450 mA Рис. 5. Гистерезисные I = 100 mA 350 mA 50 mA H 300 mA зависимости магнитосо200 mA 5 40 mA 150 mA противления исследо20 mA 100 mA 15 mA 50 mA ванных гранулярных 10 mA ВТСП при различных 2 mA значениях транспортного тока I.

0 50 100 150 200 0 50 100 150 H, Oe H, Oe На рис. 6 приведены зависимости полевой ширины гистерезиса, см. (5), Н(Н) для результатов, приведённых на рис. 5. В пределах точности экспериментальных данных (которые определяются как точностью задания максимально приложенного поля Hmax, так и погрешностью измерения Н и R) мы не обнаружили влияния варьирования транспортного тока на полевую ширину гистерезиса R(H). Для Y-Ba-Cu-O измерения проведены при токах I = 10150 mA (диапазон полей до 220 Oe) и I = 100500 mA (диапазон полей до Oe), то есть, практически вплоть до IC (IC (77.4K) 600 mA). Указанное поведение характерно как для относительно слабых полей (a) YBCO, T = 77.4 K (200 Oe), так в диапазоне полей до 1600 Oe. Для Bi-Ca-Sr-Cu-O полевая ширина гистерезиса тоже не зависит от тока как при I < IC, так и при I > IC (I= 50700 mA, IC (77.4K) 400 mA) в 0 BSCCO, T = 77.4 K -20 диапазоне слабых (до 220 Oe) полей, а 0 50 100 150 H, Oe также в полях до 2 kOe (диапазон больших полей на рисунке не показан, т.к.

Рис. 6. Полевая ширина гистерезиса Н = Н-Н, определённая из данных гистерезис R(H) достаточно узок). Что рис. 5 по условию R = const касается образца La-Sr-Cu-O, то нам удалось провести измерения при температуре 4.2 K в достаточно узком диапазоне транспортного тока I = 3050 mA (IC (4.2K) 300 mA), и в этом случае ширина гистерезиса магнитосопротивления также не зависит от I (для этого образца зависимости R(H) измерялись до различных значений Hmax = 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 kOe).

R, m R, m H, Oe Таким образом, независимость параметра Н(Н) от транспортного тока наблюдается не только на ВТСП-композитах с ослабленными джозефсоновскими связями, а характерна и для гранулярных ВТСП с джозефсоновскими связями, сформированными «естественными» межгранульными границами. Обнаруженное поведение можно считать убедительным доказательством того, что гистерезисное поведение магнитосопротивления гранулярного ВТСП определяется в основном влиянием потока, захваченного в сверхпроводящих гранулах. Параметр Н(Н) - полевую ширину гистерезиса магнитосопротивления можно считать до некоторой степени универсальным. Он определяется только внутригранульным пиннингом.

Исследования временной эволюции магнитосопротивления во внешних полях, проведённые на системах Y-Ba-Cu-O, Bi-Ca-Sr-Cu-O при температуре 77 К и в полях до 250 Oe показали, что 1). релаксация остаточного электросопротивления Rrem вызвана только релаксацией магнитного потока, захваченного сверхпроводящими гранулами, подобно тому, что наблюдалась на композитах (Рис.4); 2). смена характера временной эволюции магнитосопротивления в постоянном внешнем поле, обнаруженная на композитах наблюдается и на гранулярном Y-Ba-Cu-O при T = 77 K. Таким образом, поведение временной эволюции магнитосопротивления не является свойством ВТСП - композитов, а присуще и гранулярным ВТСП классических систем.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы работы:

1. Исследованы гистерезисные зависимости критического тока и магнитосопротивления композитов на основе ВТСП (Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO) при различных величинах транспортного тока. Продемонстрирована взаимосвязь гистерезиса критического тока IC(Н) и появление таких характерных особенностей гистерезисной зависимости магнитосопротивления R(H), как остаточное сопротивление, участок с нулевым сопротивлением или минимум на ветви обратного хода зависимости R(H).

Полученные результаты интерпретированы в рамках модели для гранулярного ВТСП. Для определения доминирующего механизма, ответственного за указанные явления, впервые предложено использовать следующий параметр – полевую ширину гистерезиса магнитосопротивления. Показано, что этот параметр не зависит от транспортного тока. Это свидетельствует о том, что гистерезисные явления транспортных свойств, обусловлены только влиянием магнитных моментов сверхпроводящих гранул на межгранульную среду, а пиннинг вихрей в джозефсоновской среде несущественен.

2. Измерения релаксации остаточного электросопротивления композитов на основе ВТСП (Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO) после воздействия магнитного поля, показали, что этот эффект вызван только релаксацией магнитного потока в ВТСП гранулах, а транспортный ток регулирует “чувствительность” отклика электросопротивления и остаточного сопротивления на величину магнитной индукции в межгранульной среде. Поэтому использование выражения, следующего из андерсоновской теории для расчета энергии пиннинга вихрей, некорректно для случая резистивных измерений.

3. Впервые обнаружена смена характера временной эволюции электросопротивления гранулярного ВТСП (как композитов, так и «чистых» ВТСП Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 ) в постоянном внешнем магнитном поле. При возрастании, а затем остановке внешнего поля магнитосопротивление релаксирует (уменьшается с течением времени).

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»