Экспериментальное исследование статических и низкочастотных электромагнитных свойств керамических и плавленых высокотемпературныхсверхпроводников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.09 ВАК РФ

г I о V н

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

_ИМ. М. В. ЛОМОНОСОВА_

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 537.312.62

Миркович Йован

Экспериментальное исследование статических и низкочастотных электромагнитных свойств керамических и плавленых высокотемпературных сверхпроводников

специальность 01.04.09 физика низких температур й криогенная техника.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1995.

Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова и Всероссийском электротехническом институте им. В.И.Ленина.

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

Л.М.Фишер

кандидат физико-математических наук, А. А. Жуков

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

А.И.Головашкин

доктор физико-математических наук, Е.З.Мейлихов

Ведущая организация: Объединенный институт высоких

температур РАН

Защита состоится января 1996 года в ^ часов

на заседании Специализированного Совета N2 (К053.05.20) Отделения физики твердого тела в МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899 ГСП, Москва, Воробьевы Горы, МГУ, физический факультет, криогенный корпус, ауд 2.05.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ. ,

Автореферат разослан декабря 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета N2 ОФТТ (К053.05.20) МГУ им. М.В.Ломоносова др. фпз.-мат. наук " Ь, V / Г.С. Плотников

с*/

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

Всплеск интереса к высокотемпературным сверхпроводникам, происшедший после их открытия в 1986 г., сменился к настоящему времени размеренной исследовательской деятельностью. Надежды на успех быстрого воплощения открывающихся перспектив по практическому использованию новых материалов не оправдались по причине целого ряда как технологических проблем, так и принципиальных факторов, ограничивающих область их потенциального использования. Это не означает, однако, что вопрос о практических применениях ВТСП снят с рассмотрения. Напротив, прогресс в этом направлении весьма значителен. Работы связанные с оптимизацией параметров, поиском новых технологических подходов, поиском новых соединений, родственных известным ВТСП, проводятся весьма активно, и, таким образом, высокотемпературная сверхпроводимость, хотя и перестав быть темой номер один в физике твердого тела, по-прежнему является актуальной проблемой.

Следует отметить, что задачи по практическому использованию ВТСП тесно связаны с проведением фундаментальных исследований. Разработка экспериментальных методов, теоретических моделей, позволяющих корректно н наиболее полно описывать те пли иные свойства объектов, выявлять определяющие факторы - деятельность в этом направлении способствует успешному решению технологических проблем.

С другой стороны, ВТСП представляют собой уникальные объекты для изучения целого ряда интересных явлений. В частности, анизотропия спектра носителей и кристаллической структуры, характерная для ВТСП (анизотропия эффективных масс составляет от 5 до 100 в й-еВагСизОу и более 1000 в Bi2Sr2CaCu20,t), в совокупности с другими специфическими характеристиками, такими как очень малая длина когерентности, должны приводить к специфическим свойствам вихревого состояния, представляющим несомненный интерес для фундаменталь-

ных исследований. Для сильно анизотропных сверхпроводников теория предсказывает, например, размерный переход от трехмерных анизотропных вихрей к системе двумерных пэнкейков, возникновение связанных пар вихрь-антивихрь, зигзагообразных вихрей, захват вихрей между атомными слоями в слоистых сверхпроводниках, фазовые переходы типа плавления в системе вихрей, а также ряд других. Изучению свойств вихрей в этих материалах, а также их пиннингу на дефектах посвящено большое число работ. Тем не менее, полученные данные, как правило, не носят систематического характера и часто находятся в противоречии друг с другом. Поэтому изучение токонесущей способности явилось одним из предметов настоящей работы. Керамические ВТСП, в меньшей степени подходят для изучения внутренних, принципиальных свойств, однако они также представляют собой интересный объект как сверхпроводник с резко выраженной гранулярностью. Отметим в этом смысле, что из-за малой длины когерентности всем ВТСП в той или иной степени присущи черты, связанные с гранулярностью. В случае керамики эти свойства выражены наиболее ярко. Хотя керамикам посвящено, может быть, наибольшее количество работ по ВТСП, многие вопросы остаются открытыми до настоящего времени. В диссертации затрагиваются некоторые проблемы, связанные со специфическими свойствами токопереноса в керамических ВТСП.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключалась в экспериментальном исследовании транспортных свойств плавленых и монокристаллпческпх образцов УВагСизОх, а также керамических образцов УВагСизОх и В128г2СагСизСиОх в сверхпроводящем состоянии, а именно магнито-полевых, температурных и угловых зависимостей критической плотности тока, вольт-амперных характеристик.

В работе проводились измерения: а) действительной и мнимой компонент поверхностного импеданса тек-стурированных и монокристаллических образцов как функции температуры Т, величины Н и направления ц> магнитного поля в интервалах

Т = 66 ^ 90 К, Я = 0 -f 20 кЭ, <р = О Ч- 360°.

б) критического тока керамических образцов как функции магннт-joro поля (до 2 кЭ) и времени при Т = 77 К четырехконтактным методом.

в) вольт-амперных характеристик (ВАХ) керамических образцов в магнитном попе до 300 Э при температурах Т = 66^-90 К с использова-шем специальной бесконтактной методики в интервале электрических юлей Е = Ю-13 10~5 В/см, а также четырехконтактным методом в гатервале Е = 10~5 -г 10"1 В/см.

Результаты измерений использовались для решения следующих за-[ач:

1. Определения анизотропии критической плотности тока в плавленых образцах YBCO. Исследования влияния на анизотропные компоненты Jc магнитного поля и температуры.

2. Исследования зависимости Jc от направления внешнего магнитного поля, а также влияния на эту зависимость величины поля и температуры в плавленых и монокристаллических образцах YBCO.

3. Исследования эффекта аномального возрастания Jc при увеличении температуры на плавленых образцах YBCO.

4. Экспериментального подтверждения существования эффективного потенциального барьера для движения вихрей в жестком сверхпроводнике, связанного с особенностями проникновения низкочастотного магнитного поля, в рамках нелокальной модели критического состояния.

5. Исследования вольт-амперных характеристик керамических ВТСП в широком интервале напряжений, влияния на них магнитного поля и температуры, с целью сравнения с существующими теоретическими моделями.

6. Исследования эффекта гпстерезисного поведения критического тот керамических ВТСП и его временной релаксации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что в ней впервые

- по измерениям поверхностного импеданса измерения исследована анизотропия критической плотности тока Jc в текстурированных плавленных ВТСП. Получены магнитополевые, температурные и угловые зависимости критической плотности 7С УВСО;

- проведены детальные исследования угловой зависимости критического тока двух объектов, различающихся микроструктурой, - плавленых и монокристаллических образцов УВСО - с помощью единой экспериментальной техники измерений поверхностного импеданса образца.;

- обнаружен эффект возрастания /с при увеличении магнитного поля (пик-эффект) на плавленном образце УВСО для ориентации магнитного поля в плоскости аЬ; впервые изучены особенности пик-эффект; при различных ориентациях внешнего магнитного поля.

- обнаружена немонотонная зависимость критической плотности тока от температуры на плавленном образце УВСО; исследовало её поведение при изменении величины и направления магнитного поля;

- получено экспериментальное подтверждение существования барьера, предсказанного нелокальной моделью критического состояния;

- предложена бесконтактная методика для измерения В АХ гранулированных ВТСП, исключающая неоднозначность интерпретации данных магнитных измерений и дающая возможность существенно расширить диапазон достижимых электрических полей; с использованием данной методики изучены ВАХ керамических ВТСП при различных магнитных полях и температурах;

- исследован эффект релаксации транспортного критического тока Зс в керамических ВТСП; установлен гистерезисный характер скорости релаксации Зс.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ полученных в работе результатов обусловлена тем, что они позволяют установить закономерности свойств

пннинга и динамики вихревой системы в ВТСП материалах и мо-ут быть использованы при анализе свойств практически применимых ТСП объектов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы представлялись на:

1. Международном семинаре МБи-НТЭС II, Москва,1991.

2. Международной конференции по критическим токам в ВТСП, Вена, Австрия, 1992.

3. Международной конференции по физике низких температур (ЬТ20), Еуген, США ,1993.

4. Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости (ЕиСАБ), Гетинген, Германия, 1993.

5. 7 Международной конференции по критическим токам в СП (7""Г\УСС5), Альпбах, Австрия , 1994.

6. XXX Совещании по физике низких температур, Дубна, 6-8 сентября 1994 г.

7. 7 Международной конференции по прикладной сверхпроводимости, Буффало, США, 1994.

8. Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости, Един-бург, Шотландия, 6-9 июля 1995.

9. 8 трехстороннем немецко-российско-украинском семинаре по ВТСП, Львов, Украина, 6-9 сентября 1995.

10. Европейской керамической конференции, Римини, Италия, 2-6 октября 1995.

ПУБЛИКАЦИИ

По результатам диссертации опубликовано 17 печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ Диссертация состоит из Введения, пяти глав, выводов и содержит 1Ъ0 страниц машинописного текста, Ч В рисунков, Л таблицу и список литературы шзЯНЬ наименовалий.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность исследуемых проблем, сформулированы основные задачи диссертационной работы, описывается структура диссертации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ диссертации дается краткий обзор литературы по кристаллической структуре соединений УВагСиз07_{ и В12Бг2Са2СизОх и их основным свойствам. Рассматривается ряд моделей для описания магнитных свойств и приводятся экспериментальные и теоретические данные, касающиеся свойств вихревой системы в ВТСП. Одним из этих свойств, которое представляет основное отличие ВТСП от НТСП (низкотемпературных сверхпроводников), является большая анизотропия эффективных масс, связанная со слоистостью структуры. Магнитные свойства ВТСП также являются анизотропными, а в экстремальных случаях отражают квази-двумерный характер сверхпроводимости в этих системах [1,2]. Это оказывается на эластичных свойствах вихревой решетки, которые определяют условия плавления, а также эффективность пиннинга на дефектах в материале. Природа пиннинга магнитного потока в ВТСП является одним из наиболее важных вопросов как с точки зрения физики, так и возможных приложений. Вследствие малой длины когерентности оказывается интересным исследовать не только природу взаимодействия вихрей с различным центрами пиннинга и дефектами типа двойниковых границ и границами кристаллитов, но и возможность пиннинга между кристаллографическими Си-О плоскостями решетке (внутренний пиннинг)[3].

Рассматриваются особенности применения модели критического состояния для расчета критических токов в ВТСП.

Обсуждаются особенности динамнки магнитного потока в ВТСП.

Приводятся результаты исследований критической плотности тока >бъемных ВТСГГ в системе УВСО.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведена информация о методах получения ?СП образцов и их структурных характеристиках, описываются ис-пьзованные экспериментальные методы.

В работе исследовались плавленые образцы и монокристаллы со-1ва УВагСизОх и керамические образцы составов УВагСизО* и ¡ЭггСагСизОх.

Текстурированные объемные образцы системы УВСО получены ме-юм МТС (теИ^ех^гес^гоч^Ь) изготовлены в лабораториях ряда дологических групп: Всероссийского электротехнического Инсти-га, Москва (В.В.Александров), Московского Гос.Техн.Университета . Баумана (Н.М.Алешина, О.Л.Полущенко), Института прикладной зики РАН, Нижный Новгород (А.С.Чурин) и Института керамики иверситега в Альфреде, США (Дж.Партис).

Исследуемые образцы имели форму тонкой пластины. В части плавных образцов направление кристаллографической осп с было парал-[ъно поверхности пластины; в других образцах, а также в монокри-ллах, ось с была направлена по нормали к пластине. Керамические образцы синтезированы на химическом факультете 'У (группа к.х.н. В.П.Шабатина) и в Московском институте радионики, электроники и автоматики (МИРЭА) (к.ф.-м.н. А.А.Буш) с ользованием криохимической и керамической технологий. В работе использовались следующие экспериментальные методики: Методика определения критического гока на основе измерений по-хностного импеданса. Принцип измерений основан на фазовом де-тировашш сигнала с приемной катушки, намотанной на образец в е тонкой пластины, обусловленного откликом образца на перемен-поле малой амплитуды. Расчет Зс проводился по модели крпти-шго состояния, условия применимости которой контролировались ссперименте [4]. Измерения проводились в интервалах изменения пературы Г = 66 Ч- 90 К, величины постоянного магнитного поля = 0 ч- 20 кЭ и его направления ср = 0 Ч- 360°.

б) четырехконтактный метод измерений вольт-амперных характеристик в магнитном поле до 2 кЭ;

в) Специальная методика для бесконтактных измерений вольт-амперных характеристик керамических образцов в интервале электрических полей Е = Ю-13 -г Ю-5 В/см во внешнем магнитном поле при температурах Т = 66 -г- 90 К. Измерения по данной методике проводились на образце в виде кольца. Экранирующие токе индуцировались с помощью линейно изменяющегося во времени магнитного потока, который создавался соленоидом, помещаемым внутрь кольца. Развертка потока с разными скоростями соответствует разным значениям напряженности по Е, а величина магнитного поля, измеряемого разностным сигналом холловских датчиков, определяется значением экранирующего тока в кольце. Таким образом измерялись ВАХ в диапазоне Е ~ Ю-10 — 10~5 В/см. Измерения релаксации экранирующих токов дозволили расширить интервал по Е до ~ 1СГ13 В/см.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена исследованию особенностей поведения критического тока в плавленых и монокристаллических образцах УВСО, связанных с их анизотропными свойствами.

Критическая плотность тока определялась бесконтактным методом, основанном на измерениях поверхностного импеданса пластины. Расчет основан на модели критического состояния, согласно которой, существует однозначная связь между критической плотностью тока Зс и поверхностным импедансом 2 = Я — гХ жесткого сверхпроводника. Рассматриваются особенности и условия применения метода измерения в случае ВТСП.

Приводятся результаты исследований критических плотностей токов текущих в плоскости аЬ(п вдоль осп с (7СС) и их отношения в зависимости от направления и величины внешнего постоянного поля (до 20 кЭ), а также от температуры (в интервале 67-7-91 К). Для данных измерений использовался образец, вырезанный таким образом, что ось с лежала в плоскости образца. В большой части исследуемого интервала магнитных полей отношение у = оказалось близким «7.

Рис. 1: Угловая зависимость критической плотности тока Зс для мо-нокристалпических (а) и плавленых (б) образцов УВа2Си3Ох. Угол ц> отсчитывается от плоскости аЬ.

Обсуждается связь полученной анизотропии тока с анизотропией эффективных масс [5].

Исследована зависимость величины критической плотности тока монокристаллических и текстурированых пластин, поверхность которых параллельна плоскости аЬ от направления и значения внешнего постоянного магнитного поля в интервале магнитных полей Н = 0 -т-20 кЭ при температурах Т = 67 Ч- 92 К. Угловая зависимость 7С (поле вращалось от плоскости аЬ к оси с) демонстрирует локальные максимумы для направлений Н||с и Н||аЬ, но абсолютный максимум ]с соответствует Н||аЬ в плавленых образцах н Н||с в монокристаллах (Рпс.1). Появление максимума критического тока при ориентации Н||аЬ, в соответствие с теорией, может быть обусловлено пиннингом вихрей между плоскостями СиО. В монокристалле, как более совершенном объекте, угловая зависимость вблизи НЦаЬ более резкая. В случае плавленных образцов, кроме того, максимум в этой ориентации может быть связан с дополнительным ппннпгом на планарных дефектах

(границах кристаллитов), присущих этим объектам. В пользу этого свидетельствует полевая зависимость Jc ~ , соответствующая

пиннингу на плоских дефекта. Максимумы для ориентации Н||с мы связываем с двойниковыми границами как эффективными когерентными центрами пиннннга. На монокристаллах двойниковые границы являются эффективными центрами пиннинга вплоть до значительных углов отклонения внешнего поля от плоскости дефекта, и их влияние остается заметным до и 42°. На плавленых образцах двойниковые границы из-за их меньшей толщины и разориентацип кристаллитов менее эффективны.

В отличие от НТСП, высокотемпературные сверхпроводники характеризует малый модуль изгиба С44 вихревой системы, что обуславливает возможность прилипания вихрей к плоским протяженным дефектам. Этим объясняются угловые зависимости, получены на высоких температурах, когда точечные дефекты из-за увеличения длины когерентности становятся менее эффективными.

Таким образом, протяженные дефекты в значительной степени влияют на структуру и поведение вихревой решетки в ВТСП.

Обнаружен эффект возрастания Jc при увеличении магнитного поля (пик-эффект) на плавленном образце YBCO для ориентации магнитного поля в плоскости ab; аналогичный эффект наблюдался на монокристалле при H¡|c. Данный результат указывает на то, что пин-нинг на планарных дефектах может приводить к возникновению пик-эффекта. Обнаружена немонотонная зависимость критической плотности тока от температуры на плавленом образце YBCO (см. Рис.2). Положение особенности на температурной зависимости JC(T) слабо зависит от магнитного поля (до 20 кЭ), причем она становится более выраженной с увеличением проекции магнитного поля на ось с. В качестве возможных причин данного явления предлагается размерный переход в системе вихрей. Температура Т = 80 К, при которой наблюдается максимум, соответствует размерному переходу 2D-3D (кроссоверу) в YBCO [6]. При переходе зависимость Jc от параметра W = nf2 (га-плотность центров пиннинга, /-элементарная сила пиннинга) из ли-

о

70

75

Т , К

80

85

90

Рис. 2: Зависимость ^(Т) плавленого образца при Н||с; Т = 77.3 К,

нейной скачком переходит в квадратичную. Рост 0С при таком переходе предсказан в работе [7].

В качестве второго возможного объяснения предлагается эффект предплавленпя вихревой решетки. В условиях смягчения вихревой решетки рост может быть вызван присутствием эффективных центров пиннига. В данном случае это могут быть двойниковые границы, так как эффект наиболее ярко проявляется, когда Н||с.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ изложены результаты экспериментального исследования поверхностного барьера в жестких сверхпроводниках. Электродинамике сверхпроводников в смешанном состоянии всегда уделялось большое внимание. Актуальность этих исследований особенно увеличилась после открытия высокотемпературной сверхпроводимости. Одним из эффективных методов изучения электродинамики сверхпроводников является измерение поверхностного импеданса, потому что отклик на переменное магнитное поле дает разнообразную информацию о структуре и динамике вихревой системы. Таким образом

Я = 10 кЭ.

можно исследовать и особенности критического состояния жесткого сверхпроводника.

В условиях критического состояния отношение Х/Я = 37г/4 не зависит ни от каких параметров, но в некоторых случаях оно не выполняется. Одним из таких примеров является аномальное уменьшение потерь в случае малой амплитуды неременного поля. Объяснение данного поведения было предложено в рамках нелокальной модели критического состояния, в основе которой лежит интегральная связь магнитной индукции В и плотности вихрей п [8]. Модель предсказывает новый тип барьера: если внешнее поле уменьшается, вихри не покидают своих позиций, пока изменение поля АН не достигнет определенного значения, которое пропорционально критической плотности тока и лозжоеовскон глубине проникновения.

В настоящей работе была предпринята попытка экспериментального наблюдения АН. Измерялся поверхностный импеданс двух образцов, отличающихся как по значениям 7С, так и по виду функциональной зависимости 7С(Н). Было установлено, что отклонение величины отношения X/Д от постоянной 37г/4 действительно происходит при некоторых характерных амплитудах, величины которых пропорциональны критической плотности тока.

В первой части ПЯТОЙ ГЛАВЫ приводятся и обсуждаются результаты исследования ВАХ керамических образцов. ВАХ измерялись на образцах в виде колец бесконтактным методом переменного потока и четырехконтактным методом, в магнитных полях до 300 Э и в интервале температур Т = 66 Ч- 90 К. Максимальный интервал электрических полей, достигнутый в эксперименте, составил Е ~ Ю-13 -г 10-1В/см.

При последовательном увеличении магнитного поля или температуры ВАХ демонстрируют видимое изменение характера от кривых, имеющих отрицательную кривизну во всем интервале Е, к 5-образным зависимостям (в логарифмическом масштабе), промежуточная область которых приближенно может быть описана степенной функцией (Рис.3).

-2 ^ А

о -о

Д

I"10

-14

-2-10 12 3 1в(.Гс, А/см2)

Рис. 3: В АХ керамического образца, измеренные четырехконтактным методом (верхние участки), методом переменного потока (средняя часть) и релаксации (нижние участки).

При больших токах ВАХ ассимптотически выходят на линейную зависимость с сопротивлением, слабо зависящим от магнитного поля.

Проведен расчет ВАХ одиночного джозефсоновского контакта с малой емкостью для различных значений параметра термических флук-туаций [9] и показано их качественное соответствие эксперименту. На основании расчета установлено, что показатель степени ВАХ в области нелинейности связан с величиной критического тока /с через джо-зефсоновский переход. Определенные на основании этой связи температурные зависимости критического тока "эффективного контакта" качественно соответствуют случаю БЛ-Б перехода. Количественный анализ в рамках данного подхода требует учета дисперсии параметров межзеренных связей в образце и других факторов.

Обсуждается модель перехода вихревое стекло - вихревая жидкость [10] в применении к экспериментальным ВАХ. Показано, что экспериментальные значения критического индекса г = 9 4-13 существенно превышают ожидаемые в рамках модели. Делается вывод о том, что на

основании имеющихся экспериментальных данных невозможно с большой уверенностью подтвердить или опровергнуть применимость модели.

Обнаружено, что полевые зависимости jc, определенные по различным уровням Е, соответствуют одной универсальной кривой в масштабе Д£Г)/У(0) от НЦ{0) вплоть до некоторого поля Н*, которое может быть связано с первым критическим полем зерен керамики

Вторая часть Главы посвящена исследованию зависимости транспортного критического тока керамических ВТСП от магнитного поля, характеризующейся необратимым поведением, которое возникает при циклировании поля с амплитудой, превышающей поле начала проникновения магнитного потока в зерна керамики. Характерными чертами гистерезиса являются меньшие значения /е для возрастающего поля, наличие локального максимума при выводе поля, а также то, что величина Зс после изменения магнитного поля в общем случае не остается постоянной во времени, а медленно возрастает или уменьшается, в зависимости от предыстории. Исследована релаксация тока в магнитном поле: при первом вводе, при увеличении и при уменьшении поля. Релаксация близка к логарифмической Jc ~1о§(1;). Установлено, что скорость релаксации ¿Зс/(11од1 также имеет гистерезисный характер. Обсуждается ряд теоретических моделей, предлагавшихся для объяснения этих эффектов.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Бесконтактный метод, основанный на измерении поверхностного импеданса, применен для исследования анизотропии 7 критического тока ^ текстурпрованных плавленных образцов УВСО при температурах Т = 66 Ч- 90 К. Установлено, что в области магнитных полей Н > 5 кЭ значение анизотропии близко к 7 и слабо зависит от величины Н, его направления относительно плоскости аЬ и температуры Т. В слабых полях зависимость у от поля усиливается, демонстрируя различное поведение в зависимости

от ориентации поля. Значение 7 возрастает с понижением поля, достигая « 20 при Н||аЬ.

2. С использованием метода измерения поверхностного импеданса проведены исследования угловой зависимости критической плотности тока Зс плавленых и монокристаллических образцов УВСО. Обнаружено, что зависимость Зс((р) в обоих случаях имеет локальные максимумы при Н||с иНЦаЬ, однако абсолютный максимум Зс соответствует Н||аЬ в плавленных образцах п Н||с в монокристаллах. Предложено объяснение наблюдаемого поведения, связывающее возрастание Зс в окрестности Н||с с пиннингом на двойниковых границах и в окрестности НЦаЬ - с собственным пиннингом на плоскостях Си-0 и, в случае плавленых образцов, с пиннингом на плаларных дефектах (границах кристаллитов).

3. Обнаружен эффект возрастания Зс при увеличении магнитного поля (пик-эффект) на плавленом образце УВСО для ориентации магнитного поля в плоскости аЬ; аналогичный эффект наблюдался на монокристалле при Н|[с. Данный результат указывает на то, что пиннинг на планарных дефектах может приводить к возникновению пик-эффекта.

4. Обнаружен температурный иик-эффект на плавленом образце УВСО. Положение особенности на температурной зависимости 3С{Т) слабо зависит от магнитного поля (до 20 кЭ), причем она становится более выраженной с увеличением проекции магнитного поля на ось с. В качестве возможных причин данного явления предлагаются размерный переход в системе вихрей и эффект предплавле-ния вихревой решетки.

5. С помощью метода измерения поверхностного импеданса получено экспериментальное подтверждение существования барьера для входа и выхода вихрей при малых изменениях магнитного поля, предсказанного нелокальной моделью критического состояния. Установленная линейная зависимость величины барьера от

критической плотности тока описывается в рамках данной модели.

6. Предложена бесконтактная методика для измерения ВАХ гранулированных ВТСП, исключающая неоднозначность интерпретации данных магнитных измерений и дающая возможность существенно расширить диапазон достижимых электрических полей; комбинированные измерения с использованием данной методики и четырехконтактного метода позволили достичь диапазона электрических полей Е ~ Ю-13 -г Ю-1 В/см.

7. ВАХ, измеренные на образцах керамик УВСО и ВБССО при последовательном увеличении магнитного поля пли температуры, демонстрируют видимое изменение характера от кривых, имеющих отрицательную кривизну во всем интервале Е, к Б-образным зависимостям (в логарифмическом масштабе).

8. Характер ВАХ качественно соответствует поведению одиночного джозефсоновского контакта при наличии термических флуктуации. Межзеренные связи в исследованных керамических образцах предположительно являются джозефсоновскими контактами Б-1-Б типа.

9. Установлено, что полевые зависимости Зс, измеренные при различных уровнях напряжения, обнаруживают скейлинговое поведение при нормировке Зс и Я на значения 3С(Н = 0), соответствующие данному порогу по Е. Отклонение от этой зависимости возникает при достижении внутризеренного первого критического поля.

10. Исследован эффект релаксации транспортного критического тока Зс в керамических ВТСП; установлен гистерезисный характер скорости релаксации Зс.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. A.A.Zhukov, D.A.Komarkov, J.Mirkovic, V.P.Shabatin, V.V.Palachev, A.A.Bush ( Critical currents in granular Bi-based superconductors. // Proc. of International Workshop on Chemistry and Technology of High-Temperature Superconductors (MSU-HTSCII), Moscow, USSR, October 14-18, 2 (1991) 334.

2. A.A.Zhukov, D.A.Komarkov, J.Mirkovic / Critical currents and relaxation Bi-based ceramic superconductors. // Cryogenics Vol 32 No 11 (1992) p.1056-1060.

3. A.A.Zhukov, D.A.Komarkov, J.Mirkovich, V.P.Shabatin, V.V. Pala-chev / Current-Voltage Characteristics of Bi2Sr2Ca2Cu30g_x ceramic superconductor // SPOT, 6(4) (1993) p.587-592.

4. D.A.Komarkov, A.A.Zhukov, J.V.Mirkovic / Current-Volt age Characteristics of Bi2Sr2Ca2Cu3Og_x ceramic superconductor. // XX International Conference on Low Temperature Physics, Eugen, Oregon, U.S.A. Aug. 4-11 1993, Conference hb II, L9-5.

5. D.A.Komarkov, A.A.Zhukov, J.Mirkovic / Current-Voltage Characteristics between 10-13 -f Ю-1 У ¡cm Measured on High-2^ Ceramics Rings. // Proc. of European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS '93), Gottingen, Germany, October 4-9 1993, Applied superconductivity Vol 1 p.803-806.

6. D.A.Komarkov, A.A.Zhukov, J.Mirkovic. / Current-Voltage Characteristics 0fBi2Sr2Ca2Cu3O8_x ceramic superconductor. //Solid State Communications, 1994, Vol.89, No.9, p. 751-754.

7. D.A.Komarkov, A.A.Zhukov, J.Mirkovic. /Influence of magnetic field on I-V curve of YBa2Cu307_x ceramics, 7th International Workshop on Critical Currents in Superconductors, 24-27 Jan. 1994, Alpbach, Austria, Abstracts, P3-28.

8. Л.М.Фишер, Й.Миркович, И.Ф.Волошин / Анизотропия критического тока в текстурированных образцах YBCO. // XXX сове-

хцание по физике низких температур, Дубна 6-8 сентября 1994 г. Тезисп докладов, часть 1 с.66-67.

9. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Miikovic, I.F.Voloshin, S.A.Zver'kov, A.Bondaxenko, M.Obolenskii / Anisotropy of AC Magnetic Susceptibility and J с in YBCO Bulk Textured Samples and Single crystals. // Applied Superconductivity 2 Vol.2 N.10-12 (1995) p.639-643.

10. L.M.Fisher, V.S.Gorbachev, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, S.E.Savel'ev, I.F.Voloshin, V.A. YampoPskii / Nonlocal Critical State Model for Hard Superconductors. // Applied Superconductivity, Vol.2, N.10-12, (1994) p.657-659.

11. L.M.Fisher, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, N.M. Makarov, V.A.Yampol'skii, F.Perez-Rodrigez, R.L.Snyder / Frequency limitations for the Applicability of the Critical State Model. // Appl. Supercond. Vol2 N 10-12, (1994) p.685-687.

12. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, S.A.Zver'kov, A.Bondarenko, M.Obolenskii, V.Yampol'skii, R.L.Snyder/Comparative study of anisotropy of the critical current density in bulk textured and single crystal YBCO. // European Conference on Applied Superconductivity, 3-6 July 1995, Edinburgh. Lc4.26.

13. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, A.Bondarenko, M.Obolenskii / Twin boundaries effect on the anisotropy of the critical current and fishtail in YBCO single crystals // European Conference on Applied Superconductivity, 3-6 July 1995, Edinburgh. Lc4.06.

14. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, V.H.Sukhov / The abnormal temperature dependence of the critical current density in textured YBCO // European Conference on Applied Superconductivity, 3-6 July 1995, Edinburgh. Lc4.05.

15. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, V.S.Gorbachev, S.E.Savel'ev / On the barrier for the ac magnetic field penetration

proportional to the bulk critical current // European Conference on Applied Superconductivity, 3-6 July 1995, Edinburgh. LÎ3.06.

16. L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic, I.F.Voloshin, A.V.Bondarenko, M.A.Obolenskii, R.L.Snyder / Angular dependence of the critical current density in YBCO samples on the magnetic field orientation // Fourth Euro-ceramics, High Te supercon- ductors-part II, Vol 7, part II, Vol 7.p. 71-76 Gruppo éditoriale faenza editrice S.p.A., Faenza, Italy 1995.

17. I.F.Voloshin, L.M.Fisher, A.V.Kalinov, J.Mirkovic / Temperature and magnetic field dependencies of Jc in textured high Tc superconductors", Fourth Euro-ceramics, High Tc superconductors part II, Vol 7.p. 99-104. Gruppo éditoriale faenza editrice S.p.A., Faenza, Italy 1995

Список литературы

1. W.Lawrence and S.Doniach, Proc. of the 12th Conf. onLow-Tempe-rature Physics, Kyoto 1970, E.Kanda Ed. (Keigaku), p.361 (1970).

2. P.H.Kes, J.Aarts, V.M.Vinokur,J. van der Beek / Dissipation in Highly Anisotropic Superconductors // Phys.Rev.Lett. 64, N.9, (1990) 1063-1066.

3. M.Tachiki, S.Takahashi / Anisotropy of critical current in layered oxide superconductors //Sol.St.Commun.,Vol.72, (1989) p.1083-1086.

4. L.M. Fisher et al./ Effect of microstructure on the magnetic-field dependence of the local critical current density in УВа2Сиз07_г superconductors.// Phys. Rev. B46, 1992, 10986-96.

5. G.Blatter, M.V.Feigel'man, V.B.Geshkenbein, A.I.Larkin, V.M.Vin-okur / Vortices in high temperature superconductors. // Rev.Mod.Phys., в печати.

6. D.E.Farell, J.P.Rice and D.M.Ginsberg // Experimental Evidence of a Dimensional Crossover in 123 (/Phys.Rev.Lett. Vol.64, N 13, (1990) 1573-1576.

7. S.N.Artamenko and A.N.Kruglov / Structure of 2D vortex in layered high-Tc superconductors // Physics Letters A, Vol 143, N 9 (1990) 485-488.

8. И.Ф.Волошш, В.С.Горбачев, С.Е.Савельев и др. / Нелокальные эффекты и поверхностный импеданс пластины жесткого сверхпроводника // Письма в ЖЭТФ, 59, (1994), стр.55-59.

9. Ambegaokar, B.I.Halperin / Voltage due to thermal noise in the dc Josephson effect. // Phys.Rev.Lett.,v.22, (1969) p.1364-1366.

10. D.S.Fisher, M.P.A.Fisher, D.A.Huse / Thermal fluctuations, quenched disorder, phase transitions, and transport in type-II superconductors. //Phys. Rev. В 43 (1991) 130-159.