Магнитооптическое исследование Y-Ba-Cu-О при низких температурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

1 Ц ДЕК 139В

■ На правах рукописи

УДК 537. 312. 62:538.945

ХАМДАМОВ БЕГАЛИ ИСРАИЛОВИЧ

МАГНИТООПТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ У-Ва-Си-0 ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

О ^Т-'

Специальность ОЬОТ-.ОФ-физнка твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученной степени кандидата физико-математических наук

ТАШКЕНТ - 1998

Работа выполнена б Джизакском государственном педагогическом

институте

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

ДЖУМАНОВ С.

Официальнные оппоненты: Член-корр. АН РУз профессор Вахидов Ш.А.

кандидат физико-математических наук Хидиров И.

Ведушдя организация: Институт прикладной физики при ТашГУ

Защита диссертации состоится " fÜ СчМ1998 г.

в "/0" часов на заседании Специализированного Совета д 015.15.01 по завдте диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Институте ядерной физики АН Республики Узбекистан по адресу: 702132, г. Ташкент, Мирзо Улугбекский район, п. Улугоек.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института ядерной физики АН Республики Узбекистан,

Автореферат разослан "У " КС'Яс///, . 1998Г.

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор физ.-мат наук

Хакимов З.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В настоящее время экспериментальные и теоретические исследования в области высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) развиваются столь стремительно, что ее оез преувеличения можно назвать бурно развивающейся в современной физике твердого тела. При этом особое место занимают исследования макроскопических магнитных свойств ВТСП как основных характеристик ВТСП. Усилия многих ученых в этой области привели не только к решению ряда задач, приближающих нас к раскритию механизма ВТСП, но к постановке новых. Поскольку согласованной картины ВТСП, пока не существует, важным источником информации являются экспериментальные и теоретические исследования магнитных свойств ВТСП в широких интервалах температур и магнитных полей с помощью новых подходов. В экспериментальных исследованиях магнитных свойств ВТСП используются практически все традиционные методики. Однако они в большинстве случаев не позволяют изучать локальные магнитные характеристики ВТСП. В частности, конкретные картины или детали процессор проникновения, захвата и выхода магнитного потока сверхпроводника, непосредственно связанные с фундаментальными физическими свойствами ВТСП, остаются не изученными. Для решения этой проблемы необходим новые экспериментальные методики прямого наблюдения структуры магнитного потока в ВТСП. Неадекватность и неприменимость известной микроскопической теории БКШ для описания критических магнитных параметров ВТСП требует проведения также теоретических исследований с выходом за рамки теории БКШ.

Поэтому разработка и применение магнитооптической методики визуализации структуры магнитного потока в ВТСП и развитие ноеогс теоретического подхода к этой проблеме представляют как научны? так и практический интерес, и принципиально важны для решени отмеченной выше задачи физики высокотемпературной сверхпроводимости .

Целью работы является развитие магнитооптической методики высокого разрешения для визуализации картины магнитного потока на поверхности и вокруг ВТСП, а также проведение экспериментальных и теоретических исследований магнитных параметров ВТСП материалов г широком интервале температур и магнитных полей.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: - предложена магнитооптическая методика высокого разрешения.

основанной на визуализации магнитных неоднородностей на поверхностных слоях Н1СП с помошью неинерционный индикаторной пленки из висмутсодержащего феррограната, позволяющая в широком интервале температур и магнитных полей визуализировать процессы проникновения, захвата и выхода магнитного потока из образца ВТСП;

- с помошью разработанной методики определены температура сверхпроводящего перехода (Тс), температурная зависимость нижнего критического поля Нс1(Т), направления и локальные плотности захваченных магнитных потоков, величина критической плотности тока 3С(Т). объемная сила пининга Р7(Т);

- получены количественные топограммы распределения плотности магнитного потока в объеме сверхпроводника, позволившие выявить микронеоднородности сверхпроводящих свойств ВТСП, связанное с плоскостями двойникования, дефектами кристаллической решетки и неоднородностями химического состава образца;

- выявлено, что использование низкочастотного переменного магнитного поля позволяет существенно повысить чувствительность магнитооптического метода при исследовании локальных диамагнитных свойств СП фазы;

- впервые установлено, что диффузионное проникновение серебра из защитных покрытий в структуру ВТСП приводит к ослаблению межзеренных связей, которое сопровождается понижением критических параметров ВТСП пленок.

- разработаны и впервые предложены и применены новые теоретические методы определения критических магнитных полей в ВТСП на основе новой микроскопической теории сверхпроводимости и в рамках этих подходов даны адекватные объяснения полученным экспериментальным данным.

Практическое значение. Полученные в работе научные результаты можноиспользовать при построении теоретических моделей, описывающих магнитные свойства ВТСП. Магнитооптический метод визуализации магнитного потока может быть с успехом использован для неразру-шашего экспресс-анализа физических свойств ВТСП материалов.

Основные положения, выносимые на защиту : 1. Развитый магнитооптический метод высокого разрешения, основанный на визуализации магнитных неоднородностей на поверхностых слоях ВТСП с помошью неинерционной индикаторной пленки из

зисмутсодержащего фзррограката, позволяющий визуализировать струк-гуру магнитного потока о ВТСП в широком диапазоне температур и маг-дагных полей.

2. Результаты экспериментальных исследований процесса про-шкновения, захвата и выталкивания магнитного потока из образца УГСП, а также подрооные количественные топограммы распреде-1ения плотности захваченного магнитного потока на поверхности оо->азца и в его окрестности.

3. Определение основных СП параметров ВТСП и их неоднородностей г объеме сверхпроводника.

4. Результаты исследования локальных диамагнитных свойств ВТСП : использованием низкочастотного магнитного поля.

5. Влияние диффузионного проникновения примеси сереора из :атитных покрытий в структуру ВТСП на ослабление межзеренных связей [ снижением значений критических СП параметров ВТСП пленок, ^счетное определение критических параметров предложенным в работ.: ¡етодам.

Апробация работы . Основные результаты диссертационной аооты докладывались на V Всесоюзной конференции "Физика и химия ысокотемпературной сверхпроводимости (теоретические проблемы)" г.Харьков, 1989 г.), XX-й научно-теоретической конференции освященной 100-летию Кодирий (Джизак, 1992 г.), Республиканской онференции по физике твердого тела (Гулистан, 1994 г.), а также а семинарах кафедры общей физики ФерГУ и ДжГПИ имени А.Кадыри и а Объединенном научном семинаре Отдела теплофизики Академии наук еспублики Узбекистан.

Публикации . Основные результаты диссертации изложены в 1С ечатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из ведения, четырех глав, заключения и содержит 121 страницы ашинописного текста. 22 рисунка, 2 таблицы, а также список итературы из 104 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранных направлений сследований, формируется цель работы, отмечена научная новизна и рактическая значимость исследований, изложена структура иссертации и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе, являющейся литературным оозором, дан анализ имеющихся к настоящему времени теоретических и экспериментальных работ по изучению магнитных свойств, существующих методик их исследования, магнитооптического способа визуализации магнитног потока в ВТСП, а также некоторых важных физических свойств пленок Bi - содержащих ферритов-гранатов, используквдхся в качестве магнитооптического индикатора магнитных полей.

На основе литературных данных в заключении первой глав сформулированы основные цели и задачи работы.

Во второй главе описана экспериментальная установка, позволяющая проводить визуальные исследования интегральных магнитных характеристик и локальной магнитной проницаемости ВТСП материалов (монокристаллов, пленки и керамики) с помощьо эффекта Фарадея при изменении температуры от 300 до 4,2 К и внешнего магнитного поля от О до 35 кЭ, а также метод визуализации магнитного потока.

На поверхности одностронней эпитаксиальной пленки состава (Bi Lu)o(Fa Са )5 012, выращенной на подложке CcL^Ca^O^ с ориентацией (111), напылялось зеркальное алюминиевое покрытие. Полученное устройство-индикатор накладывалось зеркальной стороной на плоскую поверхность ВТСП образца. При приложении внешнего магнитного поля Н доменная структура (ДО пленки-индикатора перестраивается в соответствии со структурой магнитного потока на поверхности и в окрестности образца ВТСП.

Визуализация распределения намагниченности в феррогранатовой пленке осуществляется в геометрии двойного эффекта Фарадея в поляризованном свете. Для исследований с высоким пространственным разрешением в широком интервале температур, высоких магнитных полей образец с индикаторной пленкой помешдется в проточный оптический криостат, снабженный сверхпроводящем соленоидом и стандартным микроскопным объективом.

Для исследований локальной магнитной проницаемости ВТСП материалов использовалось переменное магнитное поле с частотой 50 Гц и амплитудой до 40 Э.

Когда образец ВСТП находится в слабом переменном поле, доменная граница (ДГ) размагниченного индикотора вибрирует с амплитудой, соответствующей проникающему переменному полю.

Колебания ДГ относительно положения равновесия в переменном

поле вызывают колебания светового потока, прошедшего через оптическую систему, пропорциональные колебаниям относительной площади контрастных доменов в зондируемой области пленки: колебание светового потока, являющиеся фотооткликом ДС на переменное магнитное поле, регистрировались с помощью ФЭУ. Сигнал ФЭУ измерялся селективным вольтметром, настроенным на частоту возбуждающего поля.

В качестве объектов исследования использовались следующие образцы ВТСП: эпитаксиальная пленка У-Ва-Си-О, с высокой степенью ориентации толщиной 0,5 мкм, полученная лазерным испарением на подложке БгТЮд монокристаллы У-Ва-Си-0 с размерами 1,4 х 0,8 мм и 0,7 х 0,5 мм толщиной соответственно Ь.=120 и 100 мкм, соответственно толстая (30 мкм) текстурированная пленка В1-За-Са-Ы-0 на подложке УД10о и таблетка керамики У-Ва-Си-0 диаметром 7 мм и толщиной 1,5 мм, изготовленная по стандартной технологии.

В третьей главе излагаются результаты исследования прямого наблюдения структуры магнитного потока на поверхности и в окрестности монокристалла и пленки ВТСП.

Сначало рассмотрены характерные экспериментальные картины рав новесных неоднородных магнитных состояний индикаторной пленки, совмещенной с монокристаллом У-Ва-Си-О, отражающие процесс проникновения магнитного потока в образец при Т = 30 К.

При охлаждении индикаторной пленки и образца ВТСП до темпера туры Т<ТС (т.е. Т = 30 К ) в отсутствии магнитного поля реализуется лабиринтная ДС с шириной доменов ¿1=10 мкм, типичной для одноосных пленок.

При приложении и увеличении внешнего поля во всей пленке, за исключением области, экранируемой образцом ВТСП, в которую не проникает магнитный поток, происходит обычный процесс

намагничивания. В результате этого вырисовываются контуры образца, расположенного за алюминиевым зеркалом.

Вплоть до полей Н^ 30 Э ДС в области пленки, под образцом остается неизменной. При достижении магнитным полем указанного значения начинается процесс намагничивания индикаторной пленки над образцом, что соответствует началу проникновения магнитного поля в сверхпроводник. При приложениии сбросе магнитных полей, напряженность которых не превышает 70 Э, процессы перестройки ДС пленки полностью обратимы. При дальнейшем увеличении поля магнитный поток начинает

проникать в центр образца. Пленка над образцом насыщается в поле порядка 700 3. Ясно, в данном случае В > 4тй!б. При последующем увеличении магнитного поля до 9 кЭ картина остается неизменной.

Далее приведены визуальные картины структуры магнитного потока при уменьшении полей и соответствующая модель неоднородного магнитного состояния индикатора.

Снижение поля от 9 кЭ до значения порядка 400 Э и дальнейшее его уменьшение приводят к появлению и росту ореола вокруг образца, который отличается по контрасту от области над ВТСП и от остальной части пленки. Это обусловлено замыканием магнитного потока, захваченного внутри образца через, его края. По мере уменьшения поля на внешней границе ореола появляется и растет полоса, в которой реализуются полосовая и лабиринтная ДС.

Рис.1. "Голограмма распределения магнитного потока в окрестности ¥-Ва-Си-0 - монокристалла при последовательном уменьшении напряженности поля от его максимальной величины 9 кЭ. Направление поля не изменилось

Кроме того, внутри области над ВТСП появляются также участки противоположного контраста, выявляющие несверхпроводящие участки в образце (границы блоков, включения и т.д.), через которые замыкается часть захваченного потока.

Топограмма распределения магнитного потока в окрестности У-Ва-Си-0 монокристалла при последовательном уменьшении напряженности прикладываемого магнитного поля приведена на рис.1. Цифрами на кривых указаны значения магнитной индукции на поверхности исследуемого образца.

Кроме того в работе получены визуальные картины, процесса выхода магнитного потока из образца при приложении магнитного поля в обратном направлении и модель неоднородного магнитного состояния индикатора. При уменьшении поля до нуля захваченный потек не выталкивается из образца, а при приложении поля в обратном направлении происходит его контракция в центре образца. При этом однородное магнитное состояние пленки над участками ВТСП, находящимися в СП состоянии, отличаются по контрасту как от его областей, в которых сохраняется захваченный поток первоначального направления, так и от участков пленки, намагниченных во внешнем поле. При достижении внешнего поля Н=Е, захваченный поток полностью выталкивается из образца. В то время как на полях Н=Н4 область под ВТСП не отличается от остальной части пленки.

Измерение минимального поля, при сбросе которого появляется захваченный магнитный поток (и магнитное свойство образца необратимо), можно использовать в качестве удобного и надежного метода экспериментального определения нижнего критического поля Нг1. Р настоящем эксперименте значение этого поля с учетом размагничивающего фактора составляло Нг1=420 3. При приложении поля в ог ратном направлении и увеличении его напряженности области над образцом, однородно намагниченные в первоначальном направлении полк, сужаются и разбиваются на несколько отдельных частей, которые исчезают в полях порядка -3 Э. Очевидно, что это отражает особенности процесса выталкивания захваченного магнитного потока из образца. Следовательно, поле напряженностью Н - 3 кЭ можно отождествить с полем полного проникновения, которое в теории Вина связано простым соотношением с критической плотностью тока и линейными размерами образца Нр= (4 тс/с) .Гс1. Это позволяет оценить величину 1,, =9' К^А/см"5 и объемную силу пининга Р?=(1/с). В= 2,8*10' дан/см3.

Захваченный магнитный поток можно удалить только при нагреве образца выше Тс. При достижении этой температуры пленка над образцом полностью размагничивается. Другим методом определения Тг может служить измерение максимальной температуры, при которой появляются эффекты экранировки и захвата магнитного поля. Это позволяет также выявить неоднородности Тр по образцу. Оба метода дают значение Тс=85 К, что хорошо совпадает с данными независимых магнитных исследований. Таким образом, изложенный метод исследования неоднородных магнитных состояний индикаторной феррит-гранатовой пленки, совмещенной с поверхностью ВТСП, позволяет получать основные характеристики ВГСП: температуру СП перехода, температурную зависимость Нс1, направления и плотности захваченных магнитных потоков и т.д., т.е. может быть рекомендован как экспресс-метод для неразрушающего анализа качества ВТСП материалов.

В последнее время в связи с практическими приложениями ВТСП наблюдается значительная активность в проведении работ по изучению деградации этих материалов и способов ее замедления. Поэтому исследования проблемы деградации ВТСП материалов представляют особый интерес для разработки методов зашиты их от воздействия внешней среды, выбора электрических контактов к поверхности ВГСП, изучения реакции ВТСП пленок с подложками.

Многие литературные данные, в той или иной степени затрагивающие вопросы деградации ВТСП, довольно противоречивы.

Наиболее очевидный и поэтому наиболее глубоко исследованный способ защиты от внешнего воздействия - нанесение защитных покрытий из серебра. Однако, до сих пор влияние примесей А& на скорость и особенно магнитные свойства ВТСП не изучалось. В связи с этим представляют интерес исследования серебряного покрытия на СП свойства У-Ва-Си-0 пленок в отсутствие сильнодействующих факторов внешней среды, таких как влага, вакуум и др.

Из температурных данных следует, что введение серебра в структуру ВТСП либо совершенно не влияет, либо приводит к улучшению СП свойств керамик У-Ва-Си-О.

Нами для изучения этой проблемы проводились исследования на пленке Y-Ba-Cu-Q, полученной методом лазерного осаждения на подложку 5гТЮ3 ориентации (100), с температурей перехода Т^=85 К, шириной перехода Т^-2 К и критической плотностью тока 3С=2Д0°А/

см2. На ее поверхность при помощи термического испарения наносились серебряные покрытия шириной 1 им в виде четырех площадок толщиной 700 А. Такое распределение покрытий позволило использовать их в качестве контактов для резистивных исследований и оставляло часть пленки свободной от серебра.

На рис.2(1) приведена фотография этой пленки (темная часть) с контактами (светлые полосы). На рис.2(2) показано магнитооптическая картина (МО) неоднородного магнитного состояния индикаторной пленки, совмещенной с У-Ба-Си-0 пленкой, после приложения и снятия поля с ее поверхности (Т= 35 К).

Образованный вокруг У-Ва-Си-0 пленки черный ореол очерчивает ее контур. Захваченный в У-Ва-Си-0 пленке поток замыкается не только вокруг нее, но и через отдельные участки внутри пленки, предварительно вытесняя из них магнитный поток первоначального направления. Индикаторная пленка над этими участками перемагничива-ется в обратном направлении захваченного потока, и таким образом, выявляет их на МО картине.

Наличие серебряных контактов не сказывается на структуре магнитного потока в У-Ва-Си-0 пленке. Здесь можно выделить

Рис.2. Фотография исследуемой У-Ва-Си-0 пленки с серебряными контактами на подложке БИМ^ при Т комн. (1) и структура захваченного в ней магнитного потока после приложения и снятия поля 200 Э (Т=35 К), визуализованная с помощью фер-рогранатовой пленки, сразу после выращивания (2) и через, 6 месяцев выдержки в сухом воздухе при Т комн (3).

два типа слабых участков: прямые узкие ( ~ 0,1 мм) полосы длиной до нескольких мм и узкие клинья длиной 0,1 -г- 1 мм, прорастающие от краев пленки или краев дефектных полос.

Лоляризационно-оптические исследования подложки из БгТЮо

о

показали, что образование слабой полосы обусловлено наличием внутреннего напряжения в подложке. В тех случаях, когда подложка имеет блочную структуру, в ВТСП пленке образуется ступень слабых полос, копирующих границы блоков.

На рис. 2 (3) представлена фотография структуры захваченного магнитного потока после приложения и снятия поля 200 Э в той же самой У-Ва-Си-0 пленке при Т=35 К по прошествии, 6 месяцев, в течение которых она выдерживалась в сухом воздухе при комнатной температуре. В этом случае по всей плошдди пленки произошло ослабление СП свойств, которое выражается в уменьшении поле проникновения и сил пининга, а также в разрастании старых и появлении новых слабых участков. При этом наиболее интенсивно такой процесс идет под серебряными контактами, что и приводит к образованию характерной структуры захваченного магнитного потока, копирующей расположение контактов.

Таким образом, при хранении в сухом воздухе СП параметры У-Ва-Си-0 пленок (Тс, дтс, Нс1, Ру) под серебряными покрытиями ослабляются быстрее, чем в остальной части пленки .

Как показали исследования, под контактами наблюдается также более сильная зависимость критической температуры диамагнитного перехода от амплитуды возбуждающего поля. Это подтверждает предположение об ослаблении межзеренных связей в результате диффузионного проникновения серебра.

В четвертой главе приведены результаты визуальных

магнитооптических исследований неоднородностей состояния индикаторной пленки, совмещенной с эпитаксиальной пленкой У-Ва-Си-О. Исследуемая пленка, полученная напылением ВТСП материала на подложку ЭШОд толщиной 0.5 мкм, и характеризовалась высокой степенью однородности ориентации оси "С" по ее поверхности при охлаждении в однородном переменном магнитном поле (1ъ=27 Э, т= 50 Гц) перпендикулярном ее поверхности (рис.3).

При Т>Тс магнитное поле проникает сквозь ВТСП пленку и домены индикатора находятся в беспорядочном движении, вследствие чего виден лишь серый фон. В процессе охлаждения над теми участками

ВТСП пленки, которые начинают переходить в сверхпроводящее состояние, амплитуда колебаний ДГ уменьшается, что проявляется в размытых очертаниях доменов на магнитооптической картине. По мере дальнейшего снижения температуры сверхпроводящий переход охватывает все большие области пленки, а в некоторых ее областях он заканчивается, что приводит к остановке доменов индикатора над этими областями.

Таким образом, изучение визуальных картин экранирования переменного поля ВТСП пленкой позволяет надежно определить распределение температуры (Тс) и ширины (Л'Гг) диамагнитного перехода по плошади пленки. Как видно из рис.3 (1,2,3,4), исследованная область ВТСП пленки существенно неоднородна по температуре сверхпроводящего перехода. Имеются области, над которыми движение доменов индикатора не прекращается вплоть до самых низких температур. Неоднородность сверхпроводящих параметров пленки в исследуемой области выявляется и по картине структуры захваченного магнитного потока после приложения и снятия постоянного поля Н= 500 Э при Т -28 К (см.рис.3(5)).

Магнитный поток захваченный в областях с сильным пиннингсм, поддерживает индикаторную пленку над ними в однородно

Рис.3. Неоднородные магнитные состояния феррограна-товой пленки на поверхности Т-Ва-Си-О-пленки: (1-4) - охлаждение в переменном поле (Ьо=27 Э, 7=50 Гц, Т(К):1 - 82, 2 - 78, 3 - 74, 4-32); 5 - захват потока после снятия постоянного поля Н - 500 Э, Т= 32К; ((3-3)-отогрев в переменном поле (Ьр=27Э, 7=50 Гц, Т (К): 6-44, 7-65, 8-74).

намагниченном состоянии (черные области) и замыкается через области слабого пиннинга, вытесняя из них захваченный поток и перемагничивания индикатор над ними в противоположном направлении (светлые области).

Если поместить ВТСП пленку, в которой захвачен магнитный поток, в переменное поле, то индикатор будет периодически перемагни-чиваться над участками, которые слабо экранируют поле, с чем связано образование серой полосы, проходящей по середине светлой области. При увеличении температуры сверхпроводящие свойства ВТСП пленки ухудшаются, и серая область, занимаемая движущимися доменами, расширяется при неизменности амплитуды переменного поля. Следовательно, области пленки, в которые постоянное поле проникает в первую очередь, совпадают с областями, в которых наблюдается слабый пиннинг потока и которые характеризуются самой низкой температурой сверхпроводящего перехода.

Нами развита нестандартная теория критических магнитных полей в ВТСП на основе новой микроскопической теории сверхпроводимости, выходяшдя за рамки известной микроскопической теории ГОШ. При этом на базе унифицированной феноменологической и нестандартной микроскопической теории сверхпроводимости разработаны новые методы определения термодинамического критического магнитного поля нижнего Н^ и верхнего Нс>3 критических магнитных полей. Величина Нс определяется путем сравнения разности свободных энергий ферми-жидкости в нормальном и СП состояниях с разностью свободных энергий сверхтекучей бозе-жидкости ЛГ^ в нормальном и СП состоянии. В ВТСП, которые являкггся сверхпроводниками второго рода, реализуется ситуация АГГ>Л?Ь вследствие Др^в или даже Др»Дд. Поэтому величину Нс для ВТСП определяет разность ДГЬ. Рассчитанные значения Нс, 1-Ц и Нг.р, а также других СП параметров (глубина проникновения магнитного поля длина когерентности параметр Гинзбурга-Ландау %, температуры бозе-эйнштейновской конденсации идеального бозе-газа биполяронов ТрЕГ и температуры конденсации притягивающихся биполя-ронов ТВ=ТС) ВТСП как функции эффективной массы оозе-носителей (т.е. биполяронов) их концентрации р^ и константы взаимодействия приведены в таблице для характеристической температуры Т=ТВ*<1С. Эти результаты хорошо согласуются с экспериментальными значениями и Нс0. При этом очень низкие и высокие значения Нг,1 в ВТСП материалах могут быть обусловлены двумя типами оиполяронной

сверхпроводимости, реализующимися междугранула (с 7з<'.7*в и гав>>101пр) и внутри гранула (с 7в^7*в и гав~10ле).

Таблица

Рв>. см 3 О А Нс(Тв> Э НС1<Тв> Э нс2(т*> 105 Э ТБЭК К Т К нс1,э экспр. тс,к экспр

1019 4-1 О20 1021 0.92 105 1.45 104 0.92 104 62.85 2136 4651 0.33 8.55 21.60 1.97 38.96 71.60 4.5 52.5 97.0 4.9 57.3 106 30 92

В заключении сформулированы основные результаты раооты.

1. Разработана и реализована МО методика высокого разрешения, основанная на визуализации магнитных неоднородностей на поверхностных слоях ВТСП с помошью неинерционной индикаторной пленки из висмутсодержащего феррограната, позволявшая в широком интервале температур (Т-4,2 - 300 К) и магнитных полей (Н = 0 - 3,5 кЭ) визуализировать процессы проникновения, захвата и выхода магнитного потока из образца, а также получить детальные количественные топограммы распределения плотности захваченного магнитного потока на поверхности образца и его окрестности.

2.На основе МО методики визуального наблюдения распределения проникновения, захвата и выталкивания магнитного потока из образца ВТСП впервые выявлены микродефекты структуры и неоднородности Тс в эоразцах ВТСП, а также определен ряд их важных СП параметров: Тс>

3С(Т), Р7(Т>.

3. Установлено, что использование низкочастотного переменного магнитного поля позволяет существенно повысить чувствительность МО летода при исследовании локальных диамагнитных свойств ВТСП, в частности, получить более точные сведения о свойствах СП среды ;например, ее процентное содержание, разбросы гранул по Тс и Нс1 и г.д.!

4. Впервые установлено, что диффузионное проникновение примеси ;еребра из защитных покрытий в структуру НГСП пленок приводит к зслаолению межзеренных связей, которое сопровождается понижением ¡начений СП параметров (Тс, ¿Дс, Нс, Ру) .

5. Развитая МО методика может быть использована в качестве экспресс-метода для неразрушающего анализа характеристик ВТСП материалов.

6. Разработан новый теоретические метод определения критических магнитных полей в ВТСП на основе нестандартной микроскопической теории сверхпроводимости с выходом за рамки ранее существующей микроскопической теории сверхпроводимости БКШ.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беляева А.И., Хамдамов Б.И., Юрьев В.П. Деградация пленок У-Ва-Си-0 под серебряными покрытиями.// Письма в ЖТФ. 1991. Т.67, Вып.6, С.65-68.

2. Dzfrumanov 5., Kuchkarov S., Hamdamov B.I. Critical magnetic fields of anomalous superconductorsZ/Superlattices and Microstructures. 1997. 7.21. Suppl.A. P. 19-22.

3. Джуманов С., Кучкаров С., Хамдамов Б.И. Новый микроскопический метод определения нижнего критического магнитного поля в высокотемпературных сверхпроводниках//ДАН РУз. 1996. №8. С.24-26.

4. Беляева А.И., Хамдамов Б.И., Джуманов С., Атакулов Б.А. Магнитооптические исследования локальной магнитной проницаемости ВТСП материалов в низкочастотном переменном магнитном поле // Ташкент, 1994. 30 с. Препринт ИЯФ АН РУ Р-9-602.

5. Хамдамов Б.И., Абдусаттаров A.A. Магнитооптика методи ердамида юкори температурали ута утказувчан намуналарни анализ килищ. Жиззах давлат педагогика института туплами // Жиззах, 1993. Б.105-107.

6. Хамдамов Б.И., Абдусаттаров A.A. Юкори температурали ута утказувчан материалнинг локал магнит сингдирувчанлигини паст частотали магнитооптик текшириш. Индустриал - педагогика куллиети профессор уктувчилар ишнинг илмий ишлар туплами - // Жиззах , 1994. Б. 116-123.

7. Джуманов С., Баратов A.A., Рахматов Н.И., Хамдамов Б.И. Новые методы исследования магнитных свойств аномальных сверхпроводников. Мирзо Улугбек таваллудининг 600 йиллигига оагишланган Республика илмий- амалий конференцияси докладларининг тезислари // Гулистон. 1994. Б.10.

8. Хамдамов Б.И., Шакарбаев Э. ЮТУУ материалларнинг устидаги оир

хил булмаган магнит окимини магнитооптик методи ердамида визуализация килишда паст частотали уэгарувчан магнит майдонини куллаш. Мирзо Улугбек таваллудининг 600 йиллигига багишланган Республика илмий -аммалий конференцияси докладларининг тезислари // Гулистон, 1994. Б. 107.

9. Беляева А.И., Войцена C.B., Потокова В.А., Хамдамов Б.И., Юрьев В.П. Прямое наблюдение неоднородностей магнитного потока в окрестности ВТСП // Всесоюзная конференция "Физика и химия

высокотемпературной сверхпроводимости" (теоретические проблемы) Харьков, 1989. С.91-92.

10. Хамдамов Б.И. Магнитооптика методининг юкори температурали ута утказувчан матералларни сифатли анализ килишда кулланилиши // ЖДПИ А.Кодирийнинг 100 йиллигига багишланган пединститут профессор укитувчилар XX илмий назарий конференцияси матери-аллари. Жиззах, 1992. Б.95.

Паст теыператураларда У-Ба-Си-0 намуналарни магнитооптик тадаикот килиш

Кискача мазмуни

Юкори температурали ута утказгич (ЮТУУ) материалларнинг юзасида ва атрофидаги оир жинсли бУлмаган магнит майдонини В1-аралашмали феррогранатали пленка (индикатор) ёрдамида визуализация килишга асосланган магнитооптика услуби ишлаб чикилди. Кенг температураларда доимий ва узгарувчан магнит майдонида (Т = 4,2-300 К, Н- 0-35 кЭ) Мейсснер эффектини, магнит окимининг намунага кирида ва чикиши жараёнлари визуализация килинди. Шунингдек намунанинг бир жинсли тузилишга эга эмаслигини аникловчи, намуна юзасида ва атрофидаги тутиб колинган магнит окимининг зинчлигининг микдорий топограммаси олинди. Бу метод ёрдамида ЮТУУ намунадаги микронуксонларнинг тузилиш ва оир жинсли бУлмаган ута утказувчанлик холатига Утии температураси Т0 ва кучсиз гранулли борланишлар урганилди. Ута Утказувчанликнинг" за-рур фундаментал параметрлари: Ута утказувганлик холатига утиш температураси Тс, пастки критик магнит майдонининг температурага оогликлиги Нс1(Т), тутиб колинган магнит окимининг локал зинчлиги ва йуналиш, критик ток зинчлигининг катгалиги 3С(Т), пинниннинг хажмий кучи Ру(Т) анинданди. ЮТУУларнинг грануллардаги бир жинсли булмаган магнит Хблатларининг грануллар орасида ва ичида юз оера-диган икки хил биполяронли ута Утказувчанлик ходисасига асосланган микроскопии: модели таклиф этилди. ЮТУУ пленканинг юзасига копланган кумиш аралашасининг грануллар орасига диффузион синги-ши натижасида У-Ва-Си-О пленканинг асосий ута утказувчанлик параметрларининг <Тс1, Нс1, пасайиши аникланди. Ушбу ус-

луб хар кандай ЮТУУ намуналарнинг даамагнит хоссаларини локал тез ва сифатли тахлил килувчи услуо сифатида ишлатиш мункинлиги кУрсатилган. Юкори температурали ута утказгичлардаги ЮТУУ критик магнит майдонларини анщлашнинг янги усуллари Ута Утказувчанликнинг ностандарт микроскопии; наэарияси асосида оядт-ги макбул бУлмаган Ута Утказувчанликнинг стандарт БКШ назарияси доирасидан четга чикиб ишлаб чикилган. Шу усуллар билан хисоолан-ган ЮТУУ магнит майдонининг критик кийматларининг тажрибада аник-ланган кийматлари билан мое келиши курсатиб берилган.

Magnito-optic studies of the Y-Ba-Cu-0 at low temperatures Abstract

The new magneto-optical method based on visualization oi the inhomogeneous magnetic states (or inhomogeneous distribution of magnetic flux) in the indicator Bi-containing ferrogranatic film combined with HISC the surface has been suggested. In a wide temperature and magnetic field ranges (1=4,2 - 300 K, H=0-35 KGe) the Meissner effect of magnetic flux penetration, capture and going out have been visualized. The quantitave topograms of the density distribution of a captured flux on the surface of a sample and its vicinity, inhomogenities of the ETSG samples have been obtained. Using this method we study the structure of mic-rodefects, inhoraogeneous superconducting (SC) transition temperature T,, and weak intergranulsr links in HTSC. The fundamental parametrs of HTSC: T , temperature dependence of the loser critical magnetic field Hc1(T), direction and local density of the captured magnetic fluxes, the value of the critical current JC(T), volume pinning force Py(T) are determined. The microscopic model of the inhomogeneous magnetic states on the basis of two types bipolaronic SC phase transition in HTSC, occuring on the grain boundary and inside the granulars has been suggested. As a result of the diffussion penetration of contacts silver into HTSC structure the decrease in the basic SC parameters Tc, Hc1 and Py of Y-Ba-Cu-0 film vas obcerved. The application possibility of the proposed magneto-optical visualization method as universal express-method for local control of diamagnetic properties of any HTSC material is shown. New theoretical methods for determination of the critical magnetic fields in high-temperature superconductors are elaborated on the basis of the non-standard microscopic theory of superconductivity which going beyond the acceptable standard microscopic BCS theory of superconductivity. It is shown that the values of the critical magnetic fields of HTSC, calculated by these methods, are well agreed with their experimental values.

fíodfii/cüHO ii dßita/nu 30. OÇ. 92 0£ъен Í пл