Критические токи в сверхпроводящем ниобии с радиационными дефектами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

П г п л РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Г 1 и зШко-ТЕХНИЧЕСКШ ИНСТИТУТ ИМЕНИ А.Ф.ИОШ

- !\ АИР Ш

На правах рукописи

ВОЛКОВ НИШИ ПАВЛОВИЧ

УДК 621.315.592

КРИТИЧЕСКИЕ ТОКИ В СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ НИОБИИ С РАДИАЦИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ

(01.04.07 - физика твердого тела)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соисканий ученой степени кандидата физико-математических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

- г -

Работа выполнена в Физико-техническом института им. А.Ф.Иоффе РАН.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Парфеньев Р.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.Ф.Ыастеров,

доктор физико-математических наук 4 Ю.А.Кумзоров.

Ведущая организация - Объединенный институт ядерных исследований. Защита состоится

аь/игили 1994г. в Щ часов на заседании специализированного совета N К 003.23.02 при Физико-техническом институте им.А.Ф,Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26.

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН.

Автореферат разослан

уСШ^о'Ни 1994г.

Учений секретарь специализированного совета К 003.23.02.

кандидат физико-математических наук /С.И.Бахолдан/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Проблема пиннинга потока в сверхпроводниках второго рода являетоя одной из центральных в физике этих материалов. Явление пиннинга определяет максимальную токонесущую опоообнооть сверхпроводящих материалов и изделий на кх осноео -проводов, кабелей. Для создания па рациональной основе оверхпроводящих натвриалов о высокой токонесущей способностью требуется понимание физических процессов, связанных о взаимодействием вихрей магнитного потока о дефектами кристаллической решетки. Используемые в технике сверхпроводящие материалы (ЫЪТ1, ЗДЭдБп, ВТСП и др.) нмепт сложную микроструктуру о различными видами дефектов - границы зерен, даслока^щоннвд с тешек, вкличэнея нормальных фаз. Выяснение особешостой пиннинга целесообразно проводить на системах о одним видом дефектов, что позволяет сравнивать экспериментальные результаты с предсказаниями теории. Теоретические вычисления элементарных сил взаимодействия одного вихря с дефектом выполнены только для некоторых видов дефектов, к которым относятся дислокационные петли и микроскопические поры. В связи о зтим актуальной является задача исследования критических токоз и явления ¿жишнгб в сверхпроводнике второго рода, содоргзщем в виде дзфчктоа структура только дислокационные петли или только микроскопические поры (или микроскопические газовые пузырьки). Такой матлри8л иоиет рассматриваться как кодельянй для исследования явления пиннинга.

Мо:кно утверждать, что темэ диссертационной работы яал.ютсд актуальной, тек как она посвящена аэуадии» явления гпязнип-з магнитного потока а модельной системе - свэрхлронадгик-э втгрего рода - ниобии, содержащей только один вид структурных дефЗктой, что позволяет провести количественное сравнение экспериментами!«*, зависимостей о теоретическими рабоаачи.

Цель работы заключалась в реиэкии следуяцяу задач: I) Получение образцов элементарного сверхпроводника второго рода - ниобия, 7Уатг;5го структурное деф-кти только одного типа-

дислокационные петли или микроскопические газовые пузырьки.

2) Выяснение зависимостей критического тока полученных образцов ст тошературы, внешнего магнитного поля, размера и концентрации структурных дефектов.

3) Исследование особенностей распределения транспортных и экранирующих токов в плоском образца сверхпроводника второго роде, находящемся во внещнва поперечном магнитном поле.

4) Провэдэнив сравнения полученных акспориментальннх результатов с предсказаниями теорий прямого и статистического сумшровашш алем&нтарных сил пиннинга и недоли критического состояния.

Научная новизна. В результате полученных кссладовакЕй:

1) впервые получены образцы ниобия - фольга с рявноморно распределенными структурными дефектами только одного типа -дислокационными петлями ели микроскопическими газовыми пузырьками;

2) впервые исследованы температурные и полевые зависимости критических токов в ниобии с разными • концентрациями дислокационных петель и газовых пузырьков;

3) изучено изменение распределения транспортных токов в сверхпроводящих фольг&х в поперечном магнитном поле при увеличении тока до критического значения;

качественно выявлена роль поверхности в пиннинге магнитного потока при изменении угла меаду плоскостью фольги и направлением приложенного магнитного поля;

4) показано, что наблюдающиеся в определенной области магнитных полей осцилляции напряжения в области резистивного состояния связаны с необычной температурной зависимостью критического тока в этой области полей.

Практическое значение работы.'

Е работе показано, что структурные дефекты >>..диационного происхождения - дислокационные петли и газовые пузырьки являются эффективными центрами пиннинга и могут использовяться для увеличения токонесущей способности технических сверхпроводников.

Сравнение экспериментальных я теоретических результатом по величине и функциональным зависимостям критических токов

позволило установить недостатки существующих теорий и наметить пути создания на рациональной основе сверхпроводящих материалов с большой токонесущей способностью.

На защиту вынося гея следующие положения;

1) Осноружэно, что при увеличении концентрации дислокационных петель в ниобии существенно увеличиваются критические теки и верхнее критическое доле, а критическая температура изменяется незначительно. Зависимость обьемной плотности силы ииннинга от магнитного поля меняется при изменении температуры, то есть закон подобия (скейлиш.1), предсказываемый теориями пиннинга, еэ выполняется. Абсолютные значения обье?«юй плотности силы пшшияга находятся между значениями, вычисленными по теориям прямого и статистического оушировапия.

2) Показано, что при увеличении концентрация газовых пузырьков с ниобии критические токи существенно увэличиваются, второе критическое поле меняется слабо, а критическая тзмлэратура практически не изменяется. Кая и в случае дислокационных петом, температурная зависимость Рр(Н) показывает отсутствие скейлипга, а абсожтые значэния обье"1ой плотности силы пишнига сильно расходятся о предсказаниями теоргаг,

3) Обнаружено, что наблюдавшиеся ранее з некоторых работах осцилляции напряжения в резяставаом состоянии (иапрншр, в ill) происходят только в области полей, где критический ток столь резко увеличивается с полем, что имеет место неоОкчная температурная зависимость критического тока - рост критднесхого тока с температурой.

4) Установлено, что распределение транспортного тока по ширине* сверхпроводящей фольга зависит от величины этого тока, от внешнего магнитного поля я от предыстории. В малых по.-ях распределение обратимо и не зависит от еел^ошы тока, что противоречит модели критического состояния. 3 болььлх тлп распределение тока имеет гистерезис при узелотзши и уманьташи-; магнитного поля и монет рассматриваться б рамка*. мед-эли критического состояния.

Апробация работа. Основные результаты работы докладывались ни 20 и 22 Всесоюзных совещаниях по физигсе шыких твмтер.чтур

- в -

(Москва, 1Э7ЭГ. и Кишинев, 1982г.), на 18 и 24 Международных конференциях стрвн - членов СЭВ по фязике и технике низких температур (Дрезден, 1879г. и Берлин, 1985), на 2 Всесоюзной конференции "Сверхпроводимость а технике" (Лепингрвд, 1984) и опубликована в 12 печатных работах, включая тезисы конференций.

Публикации. Основные результаты исследования изложены в 12 печатнях работах, которые паречислены в конце автореферата.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пята глав, заключения и списка литературы. Содержит 122 страницы машнописного текста с 40 рисунками и 4 таблицами. Библиография включает 80 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Бо введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулирована основные цели и задачи работы, изложены звщизцаэмые положения, отмечена научная 'и практическая значимость работы.

3 первой главе приведен обзор литературных данных, относящихся к проблеме критических токов в сверхпроводниках второго рода. Во внеетам магнитном пола НЙ>Н0^ оверхпроводпикн

второго рода находятся в смешанном состоянии, т.е. пронизаны магнитными вихрями а при н^лечии транспортного тока возникает сила Лоренца, Еызавзщея пэрвм&щение вихря, которое привадит к диссипации внергих. При кажгаш в материале структурам дефектов еозу.ожно взаимодействие вихра?? с зтиии дефектами (пиннпнг), ко горсте препятствует перемещению вихрей, и диссипация начинается только при достижении определенного значения транспортного тока (критический ток), когда шхрк не ыогут укэ удергзшвться силой пнннинга со стороны дефектов. Таким образом, критический тек можно определить, если сосчитать ебьекную плотность силы пгаппшга. При & том, согласно модели критического состояния, предполагается, что плотность критического тока постоянна по с»чекиа образца. Вычисление объемней плотности силы пнвнинга распадается на две 38дачк - вычисление элементарной ■ силы одного вихря с одним центром пиннинга и задачу

суммирования этих элементарных сил- Суммирование элементарных сил должно учитывать жесткость вихревой решетки, так как реяетка должна иметь возможность "псдстрэпвя'гься" к системе ппишгег-центров. Элементарные силн взаимодействия мееду вихрем и структурным дефектом могут быть связаны с различными механизмами в зависимости от вида и размэра дефекта. Например, так называемое взаимодействие сердцевин возникает тогда, когда сердцевина вихря проходит через область, параметр порядка которой ушнъяек или равен нулю (вклззчокия нормальной фазы, полости). Так мазывазкоа упругое взаимодействие связано с тем, что в сверхпроводящем состоянии.значения плотности п постоянных упругости мзтэриала несколько меньше, чем в нормальном состоянии, к вокруг свртщввичы вихря (которую мохаю рассматривать как нормальную) существует поле напряжений, которое взатаод'Зствует с полем н&ярякеяйй дефекта. Упругое взаимодействие долаио существовать для таких дефектов, как дислокации и дислокационные петли. Макроскопическая сила пяннинге Рр соответствует интегральному действию большого числа элементарных сил меаду вихрямя к гкнштг-цантрамя к зоънсчт от силн и распределения пакнпнг-центров а от искэкепий, которые они могут вызвать в вихревой решетке. Для абсолютно жесткой вихревой решэтки и статистически распределенных центров пикнинга объечняя плотность силы гошнлнга равна нулв, в мягкой вихревой решетке вихревые линии могут подстроиться к массиву пиннинг-центров оптимальным образом и обьемнзя плотность силы пиннднга получается прямым суммированием элементарных сад ~ где Н - концентрация дефектов, а Г0 - элементарная сила пиннинга. Для кесткой вихревой обьемнзя плотность сит гапешнго будет зависеть от упругих констант вихревой ревдтки г;с^)*г02, где $(0^) - функция от упругих модулей ьихревсЗ решетки С11, которая впервые была вычислена Р.Лабушем [23. Он привел выражения для упругих модулей С_ц через обратимую кривую намагниченности материала. Суммирование элементарных сил с учетом жесткости вихревой решетки обычно называют статистическим суммированием. В последнее время интенсивно развивается тооркл коллектшрого пиакшга. Эта теория рассматривает взаимодействие о вихрэвой решеткой совокупности слэбпх гV;

тппзпшга, и ее характерной особенностью является предсказание квадратичной зависимости силы пиннинга от концентрации центров пишпшга. Был проведен целый ряд экспериментальных работ для выяснения, какой вид суммирования реализуется на практике. Такого рода сравнение затруднено тем обстоятельством, что в эксперименте измеряется только критический ток, и вычисленная по его значению сила пиннинга является интегральной характеристикой, зависящей и от упругих констант, и от элементарных сил, причем ни то, ни другое не может быть измерено отдельно. Кроме того, большинство исследованных материалов содержали одновременно несколько видов структурных дефектов - центров пиннинга с разными типами элементарных сил пиннинга. Небольшое количество экспериментов было проведено на системах, содержащих только один еид дефектов, обычно получаемых радиационными методами. Анализ этих экспериментов показал плохое согласие с предсказаниями теорий как прямого, так и статистического суммирования элементарных сил пиннинга, что поставило задачу проведения 'дополнительных экспериментов на модельных системах с одним видом структурных дефектов.

Во второй главе описана методика получения образцов и измерения их нормальных и сверхпроводящих характеристик. Исходная ниобиезая фольга отжигалась в высоком вакууме при разных температурах для "залечивания" структурных дефектов и уменьшения концентрации растворенных газообразных примесей. ' Отожженная фольга облучалась на циклотроне ускоренными ионами Нэ+ со ступенчатым изменением энергии ионов, так, чтобы изменение концентрация внедренного гелия (и концентрация радиационных дефектов) по объему фольги не превышало 20». Из части облученных образцов вырезались полоски для электрических измерений, из которых после проведения всех измерений вырезались диски для угонения и исследования на электронном микроскопе. Другая часть облученных образцов отжигалась в высоком вакууме, что приводило к исчезновению дислокационных готель, созданных облучением, и к объеглБэшгс внедренного гелия в микроскопические пузырьки. Для образцов с пузырьками также проводились электрические и элгктрончо-¡макроскопические исследования. По данным

влвятровво-мтрсскоапэсках исследований строились гистограмм, показывающие зависимость концентрации дэфектов (дислокационных петель и пузырьков) от их диаметра.

Электрические измерения включали з себя измерение нормального сопротивления, отношния сопротивлений определение

критической температуры и измерение при нескольких значениях температуры зависимости критического тока от внэпн&го магнитного поля. Обьемная плотность силы пкнкинга для внвиного магнитного поля, приложенного нормально току и широкой поверхности фольга, вычисляется по формула Рр - «70*Н. Для измерения распределения транспортного тока по ширина фольги на крав фольга устанавливался чувствительный датчик Холла, плоскость которого была параллельна направлении» приложенного поля.

В третьей главе приведены разугчтаты измерения критических токов в ниобии, содержащем даслокзцяонгше петли в кьчэстьэ центров гошнинга. Исследовзно два типа образцов - с отяосеняэм сопротивлений Н300/Н4>2-303 (N0-300) и порядеа 20 (КЪ-20). В результате облучения происходит рос? остаточного сопрстншгаякя образцов, примерно пропорционально дозе, то есть концентра^ внедренных атомов гелия, рост величины второго критического магнитного поля и незначительное повшдние критической температуры. Критический ток резко растет о дозой облучения (кроме перехода к максимальной доза), что указывает пп эффективность обрязова пшхся в результате облучетя дислокацаонных петель в кэчостве центров пингашгз. На магнитополэвой зависимости гсритаческого тока в большкнятеэ случаев ь'ао.тодзетоя хорзоо выраженный мгжсшум б больших полях -• так наз.. пик-эффект. Зависимость от магнитного поля сбьекпоЯ плотности силы пиннинга Рр(Н), вычисленной по значениям критического тока <ТС(Н), имеет для всех образцов еид кривоЗ о максимумом. При изменении температуры, кроме изкэшклл величшк обьемнсй плотности силы ппЕшякга, происходит и измс-пекка оорул кривой Рр(К), то есть ка тзшзлмется ппкоа подобия, котсрм наблюдался во многих зкспэрялентпх и следует из обеих теор'/.й -прямого а ттяотячэскогэ суммироЕнкия. Согласно агкоку подцед л сила пиннкяга может £ыть гфодстайл&ка в задь прокзгадош!!? дъ'ц

Функций, одна из которых зависит только от температуры (через температурную зависимость второго критического поля), а другая -только от приведенного поля Ъ = В/Вс^, то есть ¥р =

А*В. (Т)п*1(Ь). В то же время объемная плотность силы пиннинга в 2

средних, полях (при Ь=0.55) пропорциональна четвертой степени среднего диаметра дислокационных петель, то есть квадрату элементарной силы взатодействия аюгря с дислокационной петлей. Именно такая зависимость следует из статистической модели суммирования. Аосолютныэ значения силы пиннинга, полученные в акспердмонге, оказываются мевду значениями, вычисленными по обеим моделям. Измерения критических токов в полях, приложенных под углом к ЕЗфокой поверхности фольгл, показывают, что поверхность оказывает заметное влияние на критические токи, особенно в области малых полей. Можно предположить, что в области малых полей, где жесткость решетки достаточно велака, сила пиннинга' и, соответственно, критические токи- определяются, статистическим суммированием ьдементарнш: сил вихрь - дислокационная петля и пиннингом на боковой поверхности (связанным либо с барьером на вход вихрей, либо с "мягкостью" ренетки в приповерхностном слое). При увеличении поля уменьшается несткость вихревой решетки и вихри могут подстраиваться к центрам пиннинга более оптимальным образом, то есть начинается прямое суммирование элементарных сил и наблюдается увеличение силы пиннинга и критического тока сверхпроводника.

В четвертой главе приведены результаты измерений критических тсксв в ниобии, содержащей в качестве центров пиннинга микроскопические гелиевые поры. После имплантации гелия и отжига образцы содеркали гелиевые по^ы со средни?,1 диаметром порядка 20нм и концентрацией порядка 1СГ5скГ3, имели одинаковую критическую температуру и близкие значения второго критического поля. Зависимость объемной плотности силы пиннинга от магнитного поля имела, как и в случае образцов с дислокационными петлями, вид кривей с максимумом в области больших полей. Положение максимума гпадест сг температуры, то есть закон подобия не выполняется и в г тем случае. Как и в случае образцов с дислокационными петлями,

температурная зависимость сила шкнинга в малых приведенных полях (Ъ-0.3) ближе к предсказаниям статистической теории суммирования элементарных сил, в в больших полях (Ъ=0.8)~ к предсказаниям теории прямого суммирования. /Чсолютные значения объемной плотности силы ниннияга, полученные в эксперименте, находятся и в этом случае иехду значениями, вычисленными по теориям прямого и статистического суммирования. При понияеврти температуры длина когерентности уменьшается, приближаясь к размерам пузырьков, что приводит к росту элементаряяк сил пиннинга, и "синхронизация" (смещение вихря для закрепления на центре пиннинга) может происходить при более жесткой решетке, то есть при меньших приведенных полях, что может объяснить наблюдзкщееся в эксперименте смещение к жсимума обьедаой плотности силы пиннинга к меньшим приведенным полям при понижении температуры.

Зависимость силы пиннинга от концентрации пузырьков практически линейная (кроме самых высоких температур), что говорит о неприменимости теории коллективного пиннинга к данной системе сильных центр в пиннинга.

Можно считать, что при данной температуре в. области малых полей жесткость вихревой решетки существенно препятствует оптимальному "подстраивали»" вихрей к существующей системе центров пиннинга (статистическое суммирование элементарных сил), а при повышении магнитного поля происходит смягчение вихревой решетки, "синхронизация" вихрей и центров пиннинга (прямое суммирование элементарных сил) и возрастание силы пиннинга и критического тока. С другой стороны, резкий рост силы шгкнияга при увеличении магнитного поля предполагает резку» смену механизмов шшнннга в этой области полей. Вихревая рэшетка е этой области полей (область увеличения силы пиннинга к максиматьному значению) неустойчива, о чем свидетельствует наличие непериодических колебаний напряжения с амплитудой в несколько микровольт в резистквном состоянии при токо немного выше критического. Такие осцилляции напряжения наблюдалась в (13 в резистивнон состоянии деформированных монокристаллов ниобия. Осцилляции наблюдались только в небольшой области ыагяктнкх полей, где происходит резкое увеличение критического тока к

максимальному значению. Авторы работы til овягывали осцилляции с синхронным срывом части вихревой решетки о центров пиннинга. В нашей работе показано, что осцилляции напряжения набльдаютзя только в ограниченной области шлей и температур, причем анализ показывает, что в втой области для кввдого значения поля имеется небольшой интервал температур о необычной температурной аазисимоотью критического тока - критический ток раотет при увеличении температуры. Таким образом, осцилляции напряжения связаны как о движением крупных связок потока, что, вероятно, отражает смену механизмов пиннинга, так и с особенностями установления теплового равновесия а условиях "обратной" температурной зависимости критического тока.

3 пятой главе приведены результаты исследования

распределения транспортного тока по ширине ниобиевой фольга в поперечном магнитном поле датчиками Холла. Приведенные выше результаты исследования критических токов в ниобии с центрами пиннинга - дислокационными петлями и газовыми пузырьками показали, что сущэотвуияиэ теории плохо описывают (экспериментальные данные. Одна из причин такого расхождения может быть связана со сложностью теоретического описания жесткости вихревой решетки, особенно для сверхпроводников с сильным пишингом, и с большой экспериментальной сложностью отдельного измерения упругих констант вихревой решетки. Необходимо также учитывать пиннинг на повэрхности материала, который может вносить йзматный Еклад а токонесущую способность обрвзца. Кроме того, все теории шшннига базируются на справедливости модели критического состояния, которая, действительно, хорошо описывает необратимую криьув намагниченности яэстких сверхпроводников и распределение магнитного потока в образцах о малым размагничивающим фактором. В то Кс> время применимость модели критического состояния к геометрия ■ плоского сверхпроводника (большой коэффициент разматгдгеаяня) и при наличии транопортпого тока требует вксперимектаяьной проверки. Нпррио [31 вычислил распределение транспортного тока в плоских сверхпроводниках 2 рода в полере^ом тсолэ по модели критического состояния и подучил, что при любом ¡ifü.íBheiiKK транспортного тока (рост тока от нуля или уменьшение.

тока от значения выше критического) изменения тока происходят сначала на краю образца и затем распространяются в глубь образца. При токе, равном критическому, распределение тока должно бнть однородным. Это утверждение справедливо с точность» до зависимости критического тока от поля, которую можно не учитывать в связи с малой величиной поля транспортного тока по сравнению с величиной внешнего приложенного толя. В то же время имеется ряд экспериментальных указаний нэ неоднородное распределение тока по ширине плоских образцов. Так, в фольгах из NbTa и NbZr Í4] и лентах из ïttvSn í5í найдена сильная концентрация транспортного тока к краям образцов. Для проверки однородности распределения тока по аирине в нашей работе использовался датчик Хо.ла, расположенный над краем образца так, что его плоскость параллельна внешнему магнитному полю и направлению транспортного тока. Датчик измерял магнитное толе Н^, созданное транспортным токои I, о также экранирующими токами, текущими в образце при наличии магнитного поля. Измерения проводились на отозванной фольге с малыми критическими токами и на деформированной фольге с большими критическими токами. Для отожженной фольги в нулевом внешнем поле поле тока пропорционально току, то есть распределение тока не зависит от его величины. Наклон прямой" 1^(1) значительно больше, чем в случае нормального состояния, что говорит о преимущественной концентрации тока к краям образца. В работе [53 также наблюдалась независимость распределения тока от величины тока. При внешнем поле, не равном нулю, наблюдается нелинейная и гиотереэиспая зависимость поля тока от тока. Из модели критического состояния следует именно нелинейная а гистерезисная зависимость 1^(1). Но в данном случае знак гистерезиса обратный по сравнению с тем, что предсказывает модель критического состояния. Гистерезис имеет место для всех полей 0<Н<Нс^ и исчезает лишь при токах, заметно

превышающих критический. В нормальном состояния (Н>НС )

измеренное поле совпадает с выделенным для случая однородного распределения тока по ширине фольги. Измерения с датчиком Холла, расположенным над другим краем образца, и измерения при другой

полярности транспортного тока показывают, что распределение тока является симметричным.

Аналогичные измерения были проведены на фольгах с большими критическими токами, деформированных прокаткой. В этом случае при нулевом внешнем поле поле тока также пропорционально току, то есть распределение тока не зависит от его величины и ток концентрируется у краев образца. В полях (КНсНд, где Нд -некоторое поле вблизи поля пика в зависимости ^(Н), также наблюдается линейная зависимость 1^(1) о тем зхо наклоном, что и при Н=0. При 1>1К рост поля тока с током замедляется, что говорит о приближении к равномерному распределению тока. При НП<Н<НС

поле тока Н^ нелинейно и гистерегисно зависит от тока. При атом расположение ветвей гистерезиса, относящееся к росту и убыванию тока, обратное наблюдавшемуся для отожженной фольги. Именно такой знак гистерезиса предсказывает модель критического состояния, он соответствует изменения тока с краев при росте тока от 1=0 ели уменьшении тока от 1>1К. Распределение тока для деформированной фольги также симметрично относительно середины образца.

Следует отметить, что измерения с одним датчиком Холла носят качественный характер и не позволяют получить Функция 3(х). Кроме того, измерения, выполненные на фольгах с шириной от 2 до 16 км, показам, что критические токи пропорциональны ширине фольги» то есть распределание критичэского тока должно быть либо однородным, либо меняться пропорционально ширине (скалироваться). Для полного понимания процесса "заполнения" током сеченкя образцов требуются дополнительнее эксперименты, однако следует отметить, что наличие лилейной зависимости Н„(Т) в малых полях для деформированной фольги и обратный знак гистерезиса для отожженной фольги ставят под сомнение применимость модели критического состояния к геометрии плоского сверхпроводника с током в поперечном магнитном поле во всем интервале полей до Нс (по крайней мере, в

ее судастьуадчм Еариакте). Это следует учитывать при сравнении экспершьнтальшх значений критических токов 'с предсказаниями теорий, которые предполагаю? справедливость модели критического состояния.

В заключении сформулированы основные результаты работы и вывода.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведанных исследований били получены следующие результаты:

1) Исследование критических токов в сверхпроводящем яиобяи, . содержащем в качестве центров пинкзнгв дислокационные петли, показало, что температурная в магяитополевэя зависимоотя обьемной плотности силы пиннинга качественно могут быть обьяонаны изменением типа суммирования элементарных сил шшнинга при изменении аэоткооти взгревай решетка. Абсолютные значения объемной плотности силы пиннинга, гюлученшэ в эксперименте,, находятся меаду значениями, вычаолопянмя по теориям прямого в статистического суммирования, Похаз&ЕО, что гаоСходкмо учитывать влияние пиннинга вблизи поверхности образцов.

2) Иослэдсваккя кр ттеакях токов з сверхпроводящей ндабяя о кикроскопичеохямн гэлиашшг порами похазнагют , что а н stom случае тюлевая я температурная вавясаноств обьемной плотшста силы шшм'а могут вачвотввтю быть ошсзаы в предеодо^знззг об таменэггпл мэхашзма пиннинга при увадэтеяня магнитного поля. Количественное оравнэние ейошрвмепташшг рэзультатов о творпят прямого и ататиотичаского оугшфоваяия элементарных сея тгкзэ показывает неудовлетворительное согласна. Сила пиннинга лине£го зависит от концентрация пузырьков, то ость на ааполйяется предсказание тзорш коллективного паншагэ.

3) Обкаруеэяо, что а образцах о резко: тщшжвярлт шзн-эффзхтш в завггсйшсиг критического тока от магнитного соля шлется небольшая область температур в магнатних голэа о "обратной" такяэратуряоа зависимостью критического тока. В втоЛ области возникав? непериодические колэбвстя язлряженая a рвэвстйЕвом состояния сверхпроводника.

3) Установлено, что распределение транспортного тояа по шзрвка сверхпроводящей фольги зависит от его валичаш, от внавввго магнитного поля и от предаотораи получения конечного соотояняя. В

малых полях распределение обратимо и не зависит от величины тока, что противоречит модели критического состояния. Б больших полях ресире деление тока резко различается при увеличении и уыеньшеняа транспортного тока, что согласуется с моделью критического состояния.

Описок цитированной литература: II] Л.Я.Виннкков, О.В.Еариков, Solid State Corammications, v.28, 8, р.ТОЗ, 1978.

[21 R.Labusch, Oryst. Lattice Dnfeota, v.1, p.1, 1969. [31 W.T.Norrle, J. Phys. D, V.3, p.489, 1970 и 7.4, p.1358, 1971. [41 F.A.Staae et al., Philips Research Reports, r. 22, 5, p.445, 196T.

163 A. Million at al. J Appl.Phys., v.47, 7, p.3266, 1967.

Результаты диссертации опубликованы в ¿ведущих работах:

1. Волков М.П., Сокурский D.H., Панкин С.И., Чуев В.И., Шшов В.Н. Влияние насыщения гелием и последующего отката на структуру и сверхпроводящие свойства ниобия.//Физика диких, температур, 1978, т.4, в.1, с.32-40.

2. Волков М.П., Шгошн С.И. Влияние имплантация .ачсокознвргеткчншс ионов гелия и последущего отжига на структуру и сверхпроводящие свойства ниобия.// 20 Всесоюзное совещание по физике низких температур, Москва, 197$ .169.

3. Волков М.П., Сокурский D.H., мышаш С.И., Чуэв Э.Н., Шилов Ь,Н. йсслэдоваш© структуры и сверхпроводяютх свойств ниобия, облучовного различными. дозами вы^соавергетичных ионов татя,// 18 Международная конференция стран-членов СЭВ по физике и технике низких температур, Дрезден, 1979, о.26.

4. Волков U.U., Сокурский D.H., Штата С.И., Чуев В,К., Шишои в.К. Пишинг на дислокационных петлях в ниобии, облученном различию« дозами ионов голкя.// Препринт ИАЭ 3245/10, 1980.

5. Волков U.U., Сокурский Ш.К., Цшшта С.И., Чуев В.«., Шишоа В.Н. Механизма яиннинга в ниобии, облученном ионами геляч.//й:гика низких, температур, 1982, т.8, в.4, •

с.394-394.

6. Волков М.П., Сскурский D.H., Цжжин С.И., Чуев В.К.,, Шшов B.II. Механизмы пиннинга в ниобии, облучончом яочрш-гелия.// 22 Всесоюзное совещание по фззяке низких температур Кишинев, 1982, с.144.

7. М.П.Волков, С.И.Цыпкин. 00 осцилляцкях напряжения' в резистивком состоянии сверхпроводящих ниобиявых фолы.//Писька ЯТФ, IS83, т.9, в.2, C.II7-II9.

8. Волков Ч.П., Шпккн С.И. Критические токи в сворхпроподгг-щом ниобии с радиационными дефектами.//2 Всесоюзная конференция "Сверхпроводимость в технике", Ленинград, IS83, с.163.

9. Волков М.П., Сокурский D.H., Ццпкин С.И., Чуев В.Н., Шипов З.Н. Структура и алектрячесясиэ свойства ниобия, облученного ионами гелия.// Физика металлов и металловедение, 1985, т.59,, В.6, C.1I07-III3.

Ю.Волков М.П., Сокурский D.H.. Шпгага С.И., Чуев В.Н., Шилов В.Н. Исследование пиннинга в ниобия, имплантированном гелием с последующим высокотемпературным отжигом.// '¿4 Уэздународная конференция стран-членов СЗВ го физике и технике низких температур, Берлин, 1985, с.51.

11. Волков М.П., Сокурский D.H., Ццпкин С.И., Чуев В.Н., Шашов В.Н. Пиннинг магнитного потока а ниобии на гелиевые пузырьках.// Физика твердого тела, 1986, т.28, в.2, с.643-551,

12. Волков U.U., Цыпкин С.И. О неоднородном распределена'* тока по сирине в сверхпроводящих фольгах в поперечном поле-.// Письма ЗТФ, 1936, т.12, в.23, с.1411-1414.

РТП ЕШФ, зак.138, тир. 100, уч.-азд.л.0,8;Ш1;-19Э4г.

Бесплатно