Анизотропия слоистых сверхпроводников системы Ls2-xSrxCuO4 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГ6 од

Ч 'гг>0

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ <ИЗЙКО-ТЕШЧЕСЮ5И ИНСТИТУТ

на правах рукописи УДК 538.945

БУГОСЛШЖКИ Орий Витальевич

АНИЗОТРОПИЯ СЛОИСТЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ СИСТЕШ Ьа2_2Бг1Си04 (01.04.07 -финка твердого тала)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-иатеивти'шскю: наук

Москва 1993г.

Работа выполнена в отделе сильных магнитных полей Института общей Физики Российской Академии Наук.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук А.А.Нинаков.

Офицальнцэ оппоненты: доктор физико-математических наук Е.Г.Рудаиевский.

кандидат физико-математических наук К.В.Кицек.

Ведущая организация: Институт высоких температур РАН. Запита состоится июня 1993 года в Щ часов на заседании

Специализированного совета К.063.81.09 Московского Физико-Технического Ш.ггитута по адресу:

Москва, улица Профсоюзная, дом 84/32, корпус В2. Отзывы' направлять поадресу: 141700, г.Долгопрудный Московской .область, Иноечтутский пер, 9, МФТИ. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МФТИ.

7%

Автореферат разослан "^ мая 1993 года.

Ученый секретарь Совета кандидат технических наук

Н.П.Чубинский.

Диссертационная работа посвяч&на изучению анизотропных магнитных свойств в сверхпроводящем состоянии монокристаллов соединения Х&2_2&гх0и04 с малым содврааниш Бг (0.05<х<0.09) к относительно яизкист к_даппесюпш температурами (11-1ЭК). Актуальность теш обусловлена тем, что природа многих особеяпостэа авгннтных свойств сверхпроводников (СП) с ярко тарекешюЗ вн-таотропнвй к нвстогарму времена го выяснена. Особую вагность приобретает вопрос о влиянии различных физическая механизтв, приводящих к возникновению анизотропна сверхпроводящего состояния. на экспериментально наблцдвеию эффект.

Как и большинство других высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), соединения на основе легированного кунратз лантане имеит тетрагональную кристаллнческув структуру. Характерной особенность»» является наличие плоскостей, образованных атшвш меда я кислорода. Считается, что именно эта плоскости, расгшо-яенне перпендикулярно оси с кристалла, играв? опрэделящую роль в образовании свэртроводшмости. Известно тага», что длина катерентносгс £ мал» в измеряется десятками или даяе едвнп-дпмя ангстрем при низкой температур0» 31110 Л3®* основания прэд-пожшггь. что во веек или в ш которых соединениях втого класса сверхпроводимость моавт быть квазидвукэрной. Под атш подразумевается, что длина когерентности вдоль оси с меньше или порядка расстояния между сверхпроводящими Си02 плоскостями, так что купвровскив пары оказываются локализованшлга в отнх плоскостях . Объемные свэрхпроводящда свойства, например, идеальная проводимость вдоль оси с, обусловлены в этом случае дгозвфео-новским взаимодействием мвяду плоскостями. Ясно, что физическая

природа анизотропии в таких системах Ошт бы качественно ятЛ, чем в трвияэрша однородных (нэслоястих) сверхпроводниках. Кроив втого, двуквраыв шш квааадвушэраые сверхпроводпзрю юво-краотадлы, будь дохозяш что ош таковша являются, представляла бы собой удивжгаяыша объект - естественную сверхпроводящую саорхрешэтку.

Иасдатря ва обжириое количество теоретических ргЗот, в которых рассматриваются свойства квагвдцуюршх сверхпроводников, прямого вкспарюектаяьваго доказательства даумвргюВ природа рз-ельшх ВТСП, по-вадвжжу, до сих гор вет. В вначпгавьаоа стега-ш это обусдовдвно тем, что вв измеряем« какроскотквскжв свойства вляяэт на только и на столько анизотропия ообстввнно авархараводящэго ковдяясата, во я ряд других факторов, в шрвув очередь, анизотропия критического тока. Бодьаивство анжзотрш-вых макроскопических свойств сверхпроводников так или иначе связаны о природой, формой, рагакиствнив«! вихревых гаяяЭ в образца. В идеальном кристалла говвдевие вжхре& зависело ОН только от свойств конденсата. В реальт! жв ситуации всегда существо нш взаиюдейсттавэ вихрей о дефекпае кристалла, которое может првшдять к ваирепаанив вихрей в определенен точках обмана (шганингу). tearo благодаря ниннингу свврхпроводяада материям обладают вэнулвям значение* критического тока в магяит-вш шла [I]. Ясно, что зависимость взаимодействия с цэнтраж чшиниши от ориентации вихрей, ва будучи напрямую связанной о ешеэотропивй конденсата, шмат сдоствевш влиять ва критический ток ■ магвимне свойства сверхпроводника.

Rax ни странш, остается до конца ав ясна* вопрос о влиянии форм! образца ва найладппмю свойства. Ва-ва этого в

ряда работ чисто гвоивтрвчэскаа аКэкты (хотя я проявлящяэся достаточно квобнчшш образом) интьрпретярупгся хак оообна свойства сверхпроводников.

Из сказанного виге квот необходимость праводвиня. во-пвршх, методической работы с ц&дьп надвяяого зяспяраввнгагъ-вого раздаванял различных мвханвзаов, прзводячдх к появлэяшэ анизотропии сетрхпроводяарго состояния. Это трэбуат разработка методики яиахияа вксцвраиэитядытах дагинх, а такзэ поетакоиш внигоримвнтов, которьо могут вить однозначно интерпретировали. Содержательной задачей является нзучзнта на основа такой методики анввотрошш конденсата в ноткряатамдах ВТСП о цвлы» лро-варкн прадоодзавпия о возаояаой дпумэряой сверпфошздааоота в этих соединениях.

В качэстае объекта посдядэваиая баш шйраш моиокрястажга саюэйства Ьа^ ^Бг^Ю^. В огромной кояьчвстгю работ то проблэ-кви ВТСП атому соэдвнанюз удвотет отаоситэлызэ каш вшаишгя. Основные усилия исслэдоватедэй в ойластя ВТСП сконцэнтряровяаы ва изучения сверхпроводников с критической тешературой ?с выяэ точки хнпвнян азота. Однако, для решения стогщрй трэд наш задачей горяздэ болэа удобним я вффектявшш оказалось нзучашга соединения с нвбольгаюш значения»! кратхчаских параметров п хврактерши полай.

йюнно такими свойствами обладают кристаллы 1а2_хБг1Си£>4. Помимо неоспоримого преимущества, закятавдегося в больагих размерах 8тих монокристаллов (" I см во всех измерениях), со-едилвяия с нвбапьшямя концентр.щняда Бг (х * 0.07) обдядпвт, в отличив от других ВТСП, нвбалмим отаошвнява еф^ктивгаа: масс носителей в направлениях вдоль оси о и в плоскости лЬ: Г

- б -

в,Ла % 20. Благодаря атощу зггловив зашсвжаоста различных £эла-

х I

чнп ашхкг го пороговый, а достаточно пдавяий характер, что, позволило подробно изучать особенности магнитных свойств, проста дав га хх кзшноняш пра вшоешш угла намагничивания. Так-Еа Сшю установлена, что валкчкнв критического тока в Езученшл образцах таваяака, а центра ггашштта представляют собой вытяцу-ш дофекта. направленные вдоль оси о (вероятно, такта дэфек-чама могут бить грашщи двоШпгкошшаа или вшхтовиа дасвииеды). Поатоыу вовнаават возможность, изучая взаимодействие шшюнша шхрей о таккш дофзктаьы, обнаружить иоявлвнев стутаичатш вихрей, шстоясра та чвродугщягся отрезков, норкадьншс я параа-лэльшк плоскснзтян СиО^. Образование таких вихрей, пнарвио предсказанных в теоретических работах Ишшва, Овчинникова а Коннша 121 * Файаберга в Вяллярда 131, когда бы сдувать шд-тверндвкввм двуиэраой природа сгархпроводвмэстн в шеслэдуеааи соединениях.

Таю» интерес к ооединвнав Ьв^^г^СиО^ бил стимулирован тек, что ара укезандаг низких концентрациях Бг свойства втого вещества практически на взучвни. В частности, го удалось найти в литературе даннах о характерных параметрах сверхпроводящего состояния в дашюй области концентраций. В какой-то степени данная работа моха г восполнить этот пробел.

Целью данной работа является: 2 Разработка метода корректной интерпретация экспериментальных результатов, позволяющего виделить и изучить вклада различных механизмов анизо-роши.

2. ЕЬясненхе природа анизотропии сверхпроводящего состояния к анизотропии критического тока в слоистых сверхпроводниках.

- т -

3. Определение физических механизмов, обусловливаниях необычные магнитные свойства слоистых сверхпроводников: аниэотропкв остаточной намагниченности, дополнительные максимумы кривой накаг ничивания, сильную угловую зависимость шля необратимости.

Научная новизна рчботы состоит в оледухкцзк:

Измерены количественные параметры сверхпроводников систем* За2_1аг1СиО^ с^иальи содержанием {Зг (0.05 < * < р.09): гошзве критическое поив, анизотропия эффективной массы, критический то;.

Предаюзеш обобщение издала критического состояния жесткого слерптровсдтпса для образцов произвольной форма в наклониом поле. На основании этой модели показано, что зависимости изотермической остаточной намагниченности (ЕМ) к теряоостаточшй яривгняченности (ИИ) сверхпроводника от его ориентардя ш отношении я пркиютендаау поло, определяется в основном влиянием Форш образца.

Обнаружено, что кривые намагничивания монокристаллов Ы^^Зг^ПиОд немонотонны, причем дополнительные максимумы в поле, почти параллельно* плоскостям аЪ и в пюлэ, направленном вдоль оси с, имэит различную природу.

Эксперименнгально доказано, что особенности кривых намагничивания в иоле, почти параллельном плоскости аь кристалла обусловлены вращением вихревой репетки. Обнаружено обраткюе вращение вихревой решетки в магнитном поле, направленном почти параллельно плоскости &ъ. Этот эффект служит качественным год-тверадением слабой эффективности пиннинга при малых углах а наклона вихрей к плоскости.

Изучены немонотонные голегае зависимости критического тока

Зс в поле, перпендикулярной плоскостям аь, проявляющиеся в шщз дополнительного широкого максимума на кривых намагничивания ("НаМаИ"). Зкстрияепталыго обнаружена аномальная угловая зависимость поля необратимости Н^ в монокристаллах анизотропного сверхпроводника. Бри увеличении угла 4 между няпрввляниви проложенного шля в осы» о кпстадда, а^^, растет гшс (соэе )~2/3. При « * 65° яеблвдзется кроссовер Н^СА) я резкое УШНЫЕвНШ Н^д, при в •» 90°.

Предложена качественная ыодаль, удовлетворительно отш-ващая в рашшх единых предотааЕвний анизотропию критического тока, вкрокнй максшуы Зс как функции приложенного шля и угловую зависимость поля необратимости. Иодель осшввна на предоо-лоданви о том, что ценграш шнштга являются протяженные дефекта, ориентированные одаль оси о.

Полученные результата свадетельствувт об образовании в ксслэдрваншх монокристаллах ступенчаты. вихрей, состоящих яз черодужщихоя отрезков, перпендикулярных и пар&ллельшх пяхасос-ти аЬ, что может служить годгвэрадэннем квазидвумврвдй природа сверхпроводимости в изученных соединениях.

Практическая ценность работа. Подученные результаты развивает представления о природе анизотропии ВТСП. Разработанные шдход к анализу экспериментальных результатов дает возмо«гость корректно связывать наблцдвеше особенности с анизотропии** параметрами сверхпроводника. Предложенная модель имеет оОДО ха-рктер и может быть использована для об&яенвшк результатов исследования монокристаллов ВТСП других соединегаФи

Апробация работа. Результаты работы дэкладавались не УШ Международной конференции т тройным я шагашювеятом

соединениям (Кишинев. 1990), конференции Европейского матери-аю^едческогд общества (Страсбург / 1990), конференции "Критические токи в высокотемпературны! сверхпроводниках'' (Вена, 1993)

Публикации. По материалам диссертации опубликовало 7 печатных работ.

Объем диссертации. Диссертация состоп аз введайи, пятя глав, приложения, заключения и списка литературы из 53 вадоедо-вакий. Работа изложена на 125 страницах и содержит 27 рисунков в 2 таблицы.

Содержание работа

Диссертация состоит из введения, пяти глав н заключения. Во введении обоснована вктуалыюсть темы и изложены цель, осчонные задачи и структура диссертации.

В первой главе приведен обзор литературы о природа и свойствах анизотропных сверхпроводников. Ередставледа два различных теоретических подхода к описают анизотропии эффективной массы - модель однородного одноосного СП и модель квазядвумердаго СП с даозафсодавскиш свгаями мезду сверхпроводящими плоскостями, рассмотрены возможные механизмы, приводящие к анизотропии критического тока, а такав аксгарииенты, в которых такая анизотропия нвблэдаянсь. Кратко описана структура монокристаллов исследованного соединения.

Во второй главе описана экспериментальная методика, основанная на измерениях магнитного момента при помощи магнитометра с вкбрирунцим образцам. При исследовании магнитного момента ж анизотропных сверхпроводников важны измерения на только абсолютной величины, ш и направления вектора я в зависимости от

ориентации образца к величины выевшего юля. Для »того развита методика, позволяющая измерять продольную и поперечную ш отш-шешш к пршюжекновд поло компоненты магнитного момента. Рассмотрены источники возможных аксяврименхвльншс погрешностей, специфичных при измерениях намагниченности анизотропных сверхпроводников , и определена точносг измерений.

Проведено тестирование образцов и определены ьаиаые для дальнейшего исследования параметры: факторы анизотропии формы 7 и анизотропии эффективной мессы г. Для разных образцов 7 лежит в пределах 0.2-0.3, г - 16-16. Таким образом, характерный параметр уг оказался заметно больше единицы, что позволяет надеяться на сильный кМект вращения вихревой решетки. Оказалось „ что угловые зависимости нижнего критического шля Нс1 хороню описывается теоретической зависимость!), подученной в рамках довдр-ювского приближения для анизотропного СП 15]. Величина , скорректированная с учетом размагничиваниего фактора, ссостаа-ляла: в поле, приложенном вдаль оси о " 20 Э, в плоскости аЬ -" б Э. Отсвда сделана оденка глубины проникновения:

' * 3 ш_б см' хс * 1 "2 10~4 см-

Цри анализе экспериментальных данных необходимо, как я для обычных сверхпроводников, использовать модель критического состояния. Однако, эта мэдель нуждается в обобщении на случай образца произвольной формы в наклонном магнитном юле. Данные из литературы свидетельствуют о том, что некорректное применение модели приводит к серьезным неточностям при интерпретации экспериментов. Ыэтоцу в заключительном параграфе предложен новый подход к описанию критического состояния при произвольной ориентации образца ш отношению к внешнему шлю. Показано, что

из-за влияния формы образце в виде тонкой пластины, направленна магнитного момента я в общем случае нэ совпадает с направлением средней индукции в в образце, иначе говоря, с направлением них- -рей. Щи атом ж имеет тенденции быть направленный ш кормалз к плоскости пластины при любом ко правлении внутренней нндукцни. Этот вывод справедлив как для однородного, так и для неоднородного распределения индукции. Количественно этот г^фэкт могно описать, введя фактор анизотропия фор&и j - (I-n^j' Jt-ц^Ь где hj. и п„ - раашгшгияввещяе фактора обрсзць в яшзравланиях, параллельном и перпендикулярном к плоскости соответственно. Тогда в нулевом внешней поле угол <ри наклона кзпштного момента к оси в и абсолютная величина намагниченности |М| зависят о? угла наклона <Pg усредненной ш объеку образца аддукции в:

tg <РН = 7 tg q>B (1)

|й! = —^— 1/соз2фв + 72 а^фд (2)

В третьей главе приведены результата акспэрименталького исследования изотермической остатчной (ИЗ) и тчрмэостаточной (ИИ) намагниченности. Оказалось, что л состоянии Ш„ посла намагяичнввния образца в достаточно больиоя гада» средаве направление вихрей совпадает с напрваяегожн тля. Аналогичный вывод следует и из измерений теряюстаточной наивгничентсти. Эффект "легкой оси", состоящий з том, что ПМ, тая se как и 2Ш, имеет тенденцию быть направленной вдоль нормали к плоскости образца при любых углах намагничивания, обусловлен анизотропией формы образца и не связан с анизотропном пиннингом или захватом потока, как это предполагалось в работе 14]. Абсолюгяое значение остаточного момента ИМ и ТЛИ зависит от угла накагничпва-

ния. Зезксивость 5Ш от ювю назвать "вориальвой" в том сшоле, что она соответствует постоянной плотности вихрей и точно описывается формулой (2), учитыващай анизотропии форга. Величина 1Ш кёк функция -о вэдет себя внокальша образец: плавная зависнуть при о<60° сменяется рскгсии падешем пра ««90°. Однако, и в атом случае определяйте влияние на угловую вашги-кость оказывает форггз образца. Это подтверждается тек, что дея тонких пластинок изотропного СП - сплава Е1:РС:Вп - тага® наблюдается аномальный ход 1Ш(<в). Отклонение вкапергаавнтальвой аа-висшюотн от форадлы (2) в прсгге ауточной области углов указывает на существенный рост компоненты индукции внутри образце, параллельной нзгшгничизащему шиш. Качественно этот аффект кота объяснить сладущкм образом. При накагЕКЧКвании в перпшдаиу-лярдан пола $№вдш лилии индукции в образце сильно искривлены из-за-влияния полей рассеяния. В наклонной шла аффективная толщина образца увеличивается, что приво,*згг к уменьшении палзй рассеяния. Поэтому искравленш сиговых линий становится ш столь сильным, что приводит к возрастанию средней продольной кошоненты индукции в состоянии И® при изменении ■д от дуля до некоего *> 60°.

Отнотеншв иаггатшх моментов изотропного сверхпроводника при намагничивании вдоль в по норкали к плоскости образца соответствует отношении геометрических размеров. Для монокристаллов 1а2_2Ьг2Х)и0д параллельная плоскости остаточная намагниченность примерно на порядок меньше, чем того требовала бы анизотропия формы. Отсюда мо а сделать оценку вннзотропии критического тока. В нулевом тле отношение критических токов в плоскости и вдоль оси с составляло 7 - 10, характерное значение критичесхо-

го тока в плоскости составляет 5 10? А/см2, Такав определены полевые зэвзгакюсти критических тояоа. В обоих направлениях критическиэ токи убысавт пропорционально 1/уГЕГ.

В четвертой главе предстаахвта результата изучения особзп-гастей намагничивания монокристаллов Ьа^^г^иОд. На кривых нигагничивания каблвдаэтся дотжггзяыше пирокж кансдауш как в голе, прялогешгом почта ш воркзли к плоскости аъ, тап и в почти параллельном поле. Однако, прятаны появления максимумов в двух отшс случаях различны. Это можно утверждать, проследив за изменением положил кЕксиыушз при увеличении угла нвмепшчи-зашя (рис.1). Пезавкетае измерения продольной к поперечной компонент момента однозначно доказывает, что в почти продольном шлг происходит врацениг кихревой решеотта при увеличении поля. Этот вйект, специфичный для анизотропных СП [51, приводит к появлении широкого *щксимукэ (Нд на кривых 5 - 8 , рис.1). Обнаружено, что в узком диапазоне углов наклона вихрей к плоскости (Да и 5°) вращение вихревой решетки обратимое: оно происходит нв только при увеличении, но и при уменьшении поля. При других ориентация* вихрей га взаимодействие с центрами пин-нинга более сильное и обратимое вращение не нвблвдается: вихри вакрепллотся в том направлении, в котором они находились при максимальном значении поля.

Слабый пиннинг при определенной ориентации вихрей позволяет предавалонить, что центрами пиннинга является некие протяжен-ше дефекты, направленные вдоль оси с кристалла. Учитывая, что при приложении внешнего шля ш нормали к тонкой пластина вихревые линии сильно искривлены в малых полях, такая структура дефектов может оказать влияние на свойства образца в перле иди-

Рис.1. Кривые намагничивания монокристалла в по-

лях, приложенных тод различием углами О к оси о: I - -0 = 2 - -0 «= 45°; 3 - -Э = 68; 4-« - 73°; 5 - « - 78°; 6 - « = 81°; 7 - О - 85°; 8 - -0 - 87°; 9 - « « 90°.

Максимумы Нщ и Нд обусловлены вфХкктда вращения вихревой решетки и немонотонной полевой заиисииосшэ критического тока соответствен!«). Пунктиром показано изменение шлэяа-ния максимумов при изменении Точки - расчет в соответствии с моделью (4) для кривой N I.

куляржхя по». По ивре увеличения поля ипрм*» лиши выпрямляйте* в более еффектишо захреплягтся на ориентированных двфек твх. Для описания этого эффекта предложена качество иная модель, в котороВ предполагается, что критический так Зс обратно про-шрциояалвн среднее кривизне вихревых линий в образце:

<В1У>

Зс " —~- (3)

Здесь в знаменателе стоит среднее по объему образца значение модуля индукции, а а числителе - средние значение компоненты, нормально® х плоскости. Последнее можно представить в виде раз-тети мэзду приложенным полем Н и соответствугцрй юомтпетпай паля, создаваемого током, 30, циркулирунчеы в объеме образца. При достаточно большом внешнем поле знаменатель в (3) южао заменить на Н. Уменьшения в больанх полях за счет роста плотности вихрей описывается путем введения в выражена» для критического тока множителя у/1 / Н . Такая зависимость является типичной для различных ВТСП и нвбищцалвсь для изученных в данной работе монокристаллов. Окончательно, модельная закиск-вость 3С(Н) в тле, перпендикулярном плоскости образца, выглядит следувдим образом:

/В^ТВу + (х

I _■

еде я —, параметр порядкр тощи^ы образца, а величина' хяражтвр-

/

юго шля ^ связана со средним расстоянием Ь мевду дефектам: - - Зависяюсть (4) имеет широкий максимум и удовлетво-ятелью описывает ажепериментахьные результаты - "гапс-эОДвхт" I перпендикулярном тле (рис. I, кривая 1). Используя значение

" . -. . . _ (4)

единственного подгоночного параметра Bj, можно оценить расстояние между дефектами. Дня разных образцов ата величина колеблется от 80 да 150 им, что согласуется с известными ду^нымя о среднем расстоянии между границами двойников в YBc^GUgOg [6].

В пятой главе изучено поведение вихревой решетки в больших шлях, близки», к поло необратимости. В втой области полей загадаю можно пренебречь влиянием размагничивающего шля образца и некоялишаршвтьв вихревой решеткл. Подученные шлевыа зависимости силы ганнинга Рр(Н) дня разных образцов при разных ори-ентациях шля описываются в приведенных координатах единой кодокодообразшй функцией. Экстраполяция зависимости Рр(Н) к нулю в области большое шлей позволяет определить величину шля необратимости Н^. При изменении угла намагничивания Н^. изменяется прагорадюнальш) (соэв)_2/3 при всех О за исключением узкой области углов ("5°) вблизи направления, параллельного плоскостям (рис.2), в этой области происходит гроссовер линии необратимости на резко спвдапщт зависимость. Падание поля необратимости сопровождается нарушением скейлинговой зависимости существенным уменьшением критического тока и обратишм вращением вихревой решетки. Соображения, основанные на оценке ак-тивационюго объема депиниинга о учетом закрепления только участков вихрей, перпендикулярных плоскости, позволяют 'успешно объяснить угловую зависимость шля необратимости. Предполагается, что размеры активационного объема в плоскости аЬ порядка постоянной решетки перпендикулярных вихрей ** /ф0/Н cos (в). Размер вдоль оси а ограничивается требованием, чтобы смещение вихря в направлении, перпендикулярном средней индукции, не превосходило среднего расстояния между вихрями. Тогда при про нежу-

- 1Т -

точных значениях 30° <0 < 60°, активацвоншй объем равен:

-AoaF /51 <5>

Приравнивая энергия ажпвяцаи КГ, получил шраавниэ дня н1тг:

Н2 2/3

В Лео J (б>

Причинил кроссовера при придоюшк шля в плоскости является швозмо*зюсть обрасования пэрпецдикулярных склыт заирешанных участков вихрей.

Рис.2. Угловая зависимость шля необратимости, определенного путем экстраполяции кривых силы т..лингв. Сшюинвя линля - вависвиость Н^." (cos

В заключении кратко сфорацулированы основше результата диссертации:

1. Измерены количественные параметры сверхпроводников сис-теш la2_ISrrCu04 с маши содержанием &г (0.05 < х .< 0.09): нижнее критическое поле, анизотропия эффективной массы, критический ток.

2. Предложено обоОденив издали критического состояния жесткого сверхпроводника для образцов произвольной форта в наклонной шла. Обойденная модель необходима для корректной интерпретации результатов экспериментов, где требуется разделить влияние различных аффектов, а именно: анизотропии фсрш образца, анизотропии аффективной кассы и анизотропии пишашга.

3. Экспериментально подучена зависимость изотермической остаточной намагниченности (ПШ) анизотропного сверхпроводника от его ориентации по отношении к прнгоженнму полю, качественно отличающаяся от известных зависимостей тержюст«1точной намагниченности (ТШ). Доказано, что анизотропия как TUM, так и 1Ш определяется в основном влиянием Форш образца. Поэтому подобные экспериментальные данные не могут быть использованы для получения угловых зависимостей внутренних параметров сверхпроводника. Только при намагничивании вдаль осей симметрии образца И3( пропорциональна критическому току в ооответствувдеи направлении.

4. Качественными эффектами, на основании которых можно определить анизотропно эффективной массы, является наличие характерной угловой зависимости нижнего критического поля Нс1 и вращение вихревой решетки. Обнаружено, что Нс1 удовлетворительно описывается теоретической зависимостью, предложенной в работе

Балацкого, Вуритчкова н Горького (1386) в раинах лондотвского приближения для анизотропного сверхпроводника. Экспердаениталь-но доказано, что особенности кряшх намагничивания в поле, почти параллельном плоскости ль кристалла обусловлены вращением вихревой роиетют. Сделанные отсюда оценки анизотропии офЪектив-ноЭ массы согласуется с анизотропией .

5. Обнаружено обратиаюе вралденив вихревой решетки в магнитном голе, направленном почта параллельно плоскости аъ. В сочетания с данными об анизотропии критического тока это качественно подтверждает сильную зависимость эффективности пиннинга от угла а наклона вихрей к плоскости. При а < 5° закрепление вихрей слабое. При больших углах наклона происходит пареход к более сильному механизму пиннинга, что сопровождается необратимым вращением момента, появлением гистерезиса угла наклона вихревой решетки и размытием двухпшсовоЗ структуры кривой И(Н). На основании этих результатов сделано предположение о том, что таннинг в изученных кристаллах осучествдяэтся на протяганных дефектах, ориентированных вдаль оси о.

6. Объяснена природа немонотонной полевой зависимости критического тока Зс в поле, перпендикулярном плоскостям аЬ. Показано. что критический ток Лс тонкой пластины сверхпроводника о линейными центрами пиннинга извет шрокий максимум как функция прилоленного шля. Причиной роста }с при увеличении поля является выпрямление вихревых линий, приводящее в более сильному закреплении па линейных дефектах. В малых полях вихррвые линии сильно искривлены из-за больших полей рассеяния. Одним из параметров, опре делящих пологе нив максимум, служит среднее расстояние Ь между центрами пиннинга. Для разных образцов

L^jSTgCuf^ значение Ь лежит в пределах 80 - 150 ны.

7. Экспериментально обнаружена аномальная угловая вависи-кость шля необратимости н^ в модакристалгах анизотропного сверхпроводника. При увеличении угла t меаду направлением приложенного поля и ось® о кристалла, Н^ растет как (соз-в)_2/3. При « * 85° наблвдается кроссовер Е^Дф) и резкое уменьшение H;jJT при <5 ■* 90°. При втом существенно изменяется и характер полевой зависимости езды пиннинга. Эти результаты успешно объясняются в рамках предположения о линейных центрах пиннинга.

Таким образом, показано, что при приложении наклонного поля, независимо от его величины, определшщим является пиннинг участков вихрей,перпендикулярных к плоскости аь. В то жв время, среднее направление вихра как целого но совпадает с осью с. Это свидетельствует ой образовании ступенчатых вихрей, состоящих из чередующихся, отрезков, перпендикулярных и параллельных плоскоз-ти аЪ. В соответствии с результатами теоретических работ Ивлева, Овчинникова и Повровского (I9SQ) и Фейнберга и Вилларда (1990) этот факт служит подтверждением квазидвумерной сверхпро-водииэсти в изученных соединениях.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Анаукова Н.В, Бугославский D.B, Веселвго В.Г., Головао-кин Ж.И, Ершов О.В., Зайцев И.А., Иваненко О.М., Ыинаков А. А, Ыицан К.В. Влияние состава на магнитные свойства и теплоемкость ВТСП керамик HBaCuO. Краткие сообщения по физике , 1968, N10, с. 28.

2. BugMlavaky Yu.7., Klimtov A.A. The mixed state of

HBaCuO ceramic superconductors. Journal of the Lesa-Coamon He-tola, 1990. 164 & 166. 1099-1105.

3. Anshiikova Н.У.. BugoalavaXy Tu.V., 7eselago V.G., Golo-yashkln A.I., ЕгвЬот 0.7.. Zalteey I.Д., Ivanentaj O.SI., Hlnakor A.Д., Eiltzen K.7. The effect of oxygen content variation and rare-earth 1cm substitution on the rcagnetlc properties end specific heat of hl$i-Tc superconductors. Acta Physloa Polonica, 1989. A76. 35-Ю.

4. Ащуяова H.D, Бугославскиа D.B. Веселнго В.Г.. Головаз-itrai А.Й, Ерэов O.B., Зайцев И.А.. Иванешга О.И., Ишаков Л.А, Ияцеп К.В. Зависимость низкотемпературной тептемгсоста керакин ШаСиО от типа редкоземельного гона R. Письма в ВЭТФ, 1968, 48, 152-154.

5. Бугославскиа D.B., Веселого В.Г., Ериов О.В. Теплое м-кость и иагнитныв свойства ВТШ систеш KBa^CUgO^ с различными редкоземельными танами. Труда ИОФАН, т.37, с. 66-81. Носква. Наука. 19ЭЗ.

6. Bugoslavsfcy 7U.V., Caoayunor К.7., 1уашт А.Ь., Hlnatov А.А. таю magnetic peculiarities and critical current of LaSrCuO single crystals. Abstracts of the International Conference on Critical-Currents In hlgh-Tc superconductors. Vienna, 22-24 April 1992.

7. Bugoalavaky Tu.V., Gamayunov X.7., Ivanov A.L., UlnaJror A.A. The Magnetic peculiarities and critical current of IaSrCuO dingle crystals. Щзепринт Н0ФАН H 17, 20 o. (1992).

- 22 -Литература

1. А.А.Абрикосов. Основы теории металлов. К. Наука,-1987

2. Xvlev B.I, Orchlsnlkov Tu.H., Pokrovaky V.L. Vortex lattice In layered superconductor In the presence of a tilted . magnetic Meld. KupopbyB.bett., 1990, v.13, HZ, p.187-190.

3. Weinberg D., Vlliard C. Intrinsic pinning and lock-In transition of flux lines la layered type II superconductor. Hiys.ltev.Iett., 1990, v.65, N7, p.919-922.

4. H.Taron, I.Felner, Y.Yeahurun. Angiilnr dependence of tha field-cooled, eero-fleld cnoled and reasment magnetization In YBaCuO single crystal. Fliys.IteT.B44, 12, 531 (1991).

5. Бадацкий А.В., Буршвчяов Л.В., Горыссв Л.П. Ыапдатаые свойства анизотропных сверхпроводников второго рода.НЭТ®, 1966, т.90, вып.4, с.1478.

6. Кез F.H. Irreversible ¡eagnetlc properties of hlgb-Tc superconductors. Physics С, 1988, v.153-155, pp. 1121-1128.