Нелинейные магнитные свойства ВТСП YBa2Cu3O7-х на низких частотах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Р г в од

•" Ср'Ь ИСКАН АКАДЕМИЯ НАУК

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ФИЗИЧЕСКИМ ИНСТИТУТ ИМЕНИ П.Н. ЛЕБЕДЕВА

На правах рукописи УДК 538.1

С Л А В К И Н Владимир Владимирович

НЕЛИНЕЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

ВТСП тааэСи-О, ^ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ 2 э 7-х

01.04.07 - физика твердого тела.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА 1997 Г.

Работа выполнена в Мордовском ордена Дружбы народов государственном университете им. Н.П. Огарева и в ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции Физическом институте им. П.Н., Лебедева АН России.

Научные руководители: кандидат физико-математических наук,

доцент A.M. Головашкин кандидат физико-математических наук, доцент Н.Д. Кузьмичев Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор в.Н. Губанков кандидат физико-математических наук, A.B. Калинов.

Ведущая организация: Институт общей физики АН России.

Защита диссертации состоится в

часов на заседании Специализированного Совета К 002.39.01 ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции Физического института им. П.Н. Лебедева АН России по адресу: 117924, Москва, Ленинский проспект, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН России.

Автореферат разослан "_"_ 1997 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета К 002.39.01, кандидат физико-математических наук

В.А. Чуенков

0Б1ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С открытием высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) внимание многих исследователей переключилось на новые материалы, из которых следует отметить соединение УВа2Со307_х (хорошо синтезируемые и стабильные), которые имеют достаточно высокие критические параметры.

В настоящее время в большинстве поликристаллических ВТСП в слабых полях, в полях меньше первого критического поля самих гранул, обнаружен и интенсивно изучается большой класс нелинейных явлений. Причину такой нелинейности связывают со слабыми связями, участвующими в установлении макроскопического когерентного состояния в образце. Изучение этих нелинейных особенностей может глубже прояснить физику процессов, происходящих в ВТСП. Поэтому непосредственное исследование нелинейности отклика существенно для ясного понимания картины процессов, происходящих в слабой (даозефсоновской) среде при воздействии на них переменных и постоянных магнитных полей.

Одним из подходов к экспериментальному исследованию особенностей магнитных свойств ВТСП является изучение и анализ нелинейного отклика образца, получаемого при воздействии на него модулированного магнитного поля.

В настоящий момент для описания намагниченности ВТСП используют разные аналитические вида зависимостей М(Н), которые удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными в малых полях, но при этом используемые физические модели сильно отличаются друг от друга.

В то же время эти зависимости М(Н) плохо (приближенно) описывают нелинейные свойства намагниченности ВТСП. Особенно это

проявляется при описании гармоник намагниченности. Это указывает на то, что используемые теоретические модели неполно отражают физические особенности слабосвязанной среда.

Кроме того, актуальной задачей в настоящее время являются приложения высокотемпературных сверхпроводников. Уже сейчас существуют многочисленные попытки таких приложений. Характерной особенностью амплитуд высших гармоник намагниченности ВТСП на основе ТВаСиО является их высокая чувствительность к внешнему воздействию (магнитным полям, температуре). В этой связи, исследования с учетом возможности практической применимости свойств амплитуд гармоник намагниченности представляют также большой интерес с целью применения в высокочувствительных датчиках.

Целыо настоящей работы являлась проверка применимости модели критического состояния для описания нелинейных свойств намагниченности ЭВа2Сио07 с учетом определенной зависимости М(Н). Уточнение вида начальной кривой намагниченности и критической плотности тока от температуры. Определение параметров исследуемых материалов.

Научная новизна представленной работы и полученных в ней результатов заключается в следующем:

1. Получены данные для амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности (до п = 29 включительно) поли- и монокристаллов УВа^и^О., в переменных магнитных полях амплитудой до ТОО Э и в постоянных полях в диапазоне от 0 до 2,2 кЭ в области температур Т—77—100 К.

2. Установлено, что описание экспериментально определенных, амплитуд гармоник намагниченности ТВя^Оа^й^ позволяет уточнить вид зависимости М(Н), что одновременно дает возможность более

строгой проверки применимости используемой физической модели для исследования нелинейных свойств намагниченности и определения параметров изучаемых материалов.

3. На основе исследований амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности поликристаллов ZBagCu^ показано, что нелинейные свойства намагниченности данных образцов определяются двумя типами механизмов. Первый механизм проявляется в полях меньших 100 Э и обусловлен слабосвязанной средой между гранулами, а второй проявляется в шлях больших 100 Э и связан с процессом проникновения магнитного шля в гранулы.

4. Установлено, что исследования температурных зависимостей амплитуд высших гармоник намагниченности YBagCu^O^ позволяют определить вид зависимости критической плотности тока от температуры.

Научная и практическая ценность работы.

Результаты исследования амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности УВа^и^Оу, полученных в настоящей работе, могут быть использованы для более конструктивной проверки концепций используемых теоретических моделей при описании особенностей магнитных свойств других типов ВТС-П, определения поведения и нахождения критических параметров ВТСП, используемых в:данных моделях. Определенные в работе аналитические виды зависимостей М(Н), 3„(Т) могут служить основой для дальнейшего развития су-ществущих теоретических моделей процессов, протекающих в высокотемпературных сверхпроводниках.

Обнаруженная в настоящей работе высокая чувствительность амплитуд высших гармоник намагниченности поли- и монокристаллов YBagCu^Orj к внешнему воздействию (магнитным полям, температуре)

позволила разработать следующие радиоизмерительные устройства: формирователь гармоник, датчик магштного поля, управляемый формирователь гармоник (см. список опубликованных работ).

Результаты работы можно также использовать при создании ВТСП зонда для измерения тока и других устройств в крио- и радиоэлектронике.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Получены полевые зависимости амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности (до 29 включительно) образцов УВа^и^ в широких интервалах переменных (до 700 Э) и постоянных (до 2,2 кЭ) магнитных полей при температуре жидкого азота.

2. Получены температурные зависимости амплитуд гармоник намагниченности поли- и монокристаллов УВа^и^О,, в диапазоне температур от 77 до 100 К для разных величин переменного и постоянного магнитных полей.

3. На основе исследования амплитуд гармоник намагниченности поликристаллов УВа^С^иОи, показано, что нелинейные свойства намагниченности данных образцов в полях меньших 100 Э связаны со слабыми (джозефсоновскими) связями мевду гранулами, а в полях больших 100 Э наблюдаемая нелинейность намагниченности обусловлена процессом проникновения магнитного поля в гранулы.

4. Показано, что учет радиального составляющего магнитного поля в виде зависимости критической плотности тока от радиуса

в уравнении критического состояния для дисков позволяет описать начальную кривую намагниченности и нелинейные магнитные свойства поликристаллов УВа^Си^О^ в рамках единой модели.

5. Предложен метод определения 3С(Т) по температурным зависимостям амплитуд высших гармоник намагниченности ВТСП. Найдена

зависимость 30(Т) для YBa2Cu^07, которая согласуется с прямыми измерениями.

Апробация работы. Основные результаты работы по мере их получения были доложены на 2-ой Всесоюзной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости (г. Киев, 1989 г.), на 29-ом совещании по физике низких температур (г. Казань, 1992 г.), на международных конференциях по ВТСП: M2S - HTSC - III, 1991, Kanazava, Japan; M2S - HTSC - IV, 1994, Grenoble, Prance; M2S - HTSC - V, 1997, Beijing, China, на ежегодных научных Ога-ревских чтениях в Мордовском госуниверситете им. Н. П. Огарева и на семинарах лаборатории сверхпроводимости Физического института им. П. Н. Лебедева РАН.

Публикации. По представленным в диссертации материалам опубликовано 28 печатных работ.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий обьем работы - 205 страниц, включая 97 рисунков, 1 таблицу и список литературы из 139 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Сформулирована цель работы. Кратко изложено основное содержание диссертации по главам.

Первая глава носит обзорный характер. В ней дан краткий обзор современного состояния теоретических и экспериментальных исследований магнитных свойств ВТСП материалов, а также существующих представлений, касающихся природы наблюдаемых в настоящей работе нелинейных явлений в высокотемпературных сверхпро-

водниках. Особое внимание было уделено обзору работ посвященных описанию нелинейных свойств намагниченности ВТСП. Отмечается, что в настоящее время для объяснения данных свойств используют разные физические модели, в основе которых лежат механизмы отличающиеся друг от друга. Наиболее часто магнитные свойства ВТСП объясняют в рамках модели критического состояния. Поэтому одной из задач исследования являлась проверка применимости модели критического состояния для описания нелинейных свойств намагниченности ХВа^а^. Во второй части главы дается описание индукционных методов исследования магнитных свойств ВТСП материалов.

Вторая глава посвящена описанию технологии приготовления образцов УВа2Со307_2, экспериментальной установки и методики эксперимента. Исследуемые образцы керамики в виде таблеток диаметром й=20 мм и толщиной 2-4 мм были приготовлены по обычной керамической методике. При этом использовалась твердофазная реакция окислов Ва00э и СиО. Отжиг происходил при темпе--'

ратуре 950° С в атмосфере кислорода. Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние Т0 полученных образцов была 92 К. Рентгеновский анализ показал, что данные образны являются однофазными. Для сравнительного анализа были также исследованы монокристаллы УВа2Си307. Они представляли собой пластинки размером 0,03x2x2 мм. Монокристаллы были приготовлены в институте кристаллографии АН России, с То= 92 К. Затем во второй главе подробно описывается состав и устройство экспериментальных установок.

В работе использовался компенсационный метод измерения магнитной восприимчивости. Синусоидальный сигнал с генератора ГЗ-118 подавался на входную катушку, внутри которого были распо-

ложены две одинаковые встречно намотанные катушки индуктивности. Это позволяла при изменении внешнего магнитного поля компенсировать сигнал на выходе катушек компенсации при отсутствии образца. При помещении сверхпроводника в одну из компенсационных катушек на выходе появлялся сигнал-отклик, который подавался на вход селективного вольтметра В6-9. Выходной сигнал-отклик описывался выражением:

е(и= -|10р1Кк(с1М/(11;). (1)

Здесь М = (1/У0)/ Мйу - намагниченность, усредненная по обьему образца ?0; р= ~ коэффициент заполнения катушки;

обьем и площадь катушки; К - число витков компенсационной катушки; ц0= 4тсх1СГ7 Гн/м. В экспериментах с внешним постоянным магнитным полем входная и катушки компенсации помещались во внутрь соленоида. Данная система находилась в криостате с жидким азотом, что позволяло пропускать через соленоид больше токи и тем самым создавать больше шля. При температурных исследованиях соленоид заменялся массивной медной бомбой и измерения проводились в парах азота, что давало возможность проводить измерения в широкой области температур. Погрешность в измерении температуры не превышала ± 0,2 К. Для исследования монокристаллов были созданы аналогичные установки, приспособленные под них. Сами они находились в герметических капсулах, которые предохраняли их от воздействия влаги.

В третьей главе приводятся основные результаты экспериментов по изучению нелинейных свойств намагниченности поли- и монокристаллов УВа^и^. Для определения вида начальной кривой намагниченности поликристаллических образцов оыли проведены исследования первой гармоники сигнала отклика в постоянном магнит-

ном поле при малой амплитуде модуляции поля На= 0,005 Э (раздел 3.1). В этом случае, сигнал отклика образца был пропорционален дифференциальной магнитной восприимчивости:

=-ti0ßNSkuHaXd(H)xCOS (Ut). (2)

Модуль первой гармоники сигнала отлика (£., = ( (s.j )2+(s")2 )1/2) регистрировался с помощью вольтметра Вб-9. Выделение синфазной (s^) и квадратурной (е") составляющих первой гармоники осуществлялось методом синхронного детектирования. Поле Земли компенсировалось с помощью системы катушек Гельмгольца. Внешнее постоянное магнитное поле линейно изменялось от 0 до Е^^.» затем уменьшалось до значения - Е^^. после чего вновь увеличивалось. Проведенные исследования зависимостей е1 и е.| от постоянного поля показали, что при возрастании магнитного шля от 0 до 30 Э наблюдается резкое уменьшение значений s1 и е^*. При дальнейшем увеличение шля происходит плавный переход к насыщению значений е, и s^. Величина s" в среднем в 10 раз меньше соответствующей синфазной части e.j. Характер~1юлевого поведения е1 и s.j в постоянном поле одинаков. Необратимое поведение зависимостей е^Н), e.j(H), и е"(Н) наблюдаются лишь в том случае, если максимальное приложенное поле превышает некоторое значение н£, в противном случае необратимости не наблюдается.

В разделах 3.2-3.5 представлены результаты исследований амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности поли- и монокристаллов YBa2Gu3o7 в широком интервале постоянных (до 2 кЭ) и переменных (до 700 3) магнитных полей при температуре Т= 77 К. Результаты измерений нелинейного магнитного отклика поликристаллов на низкочастотное магнитное поле показали, что сигнал отклика содержит в основном нечетные гармоники (до п = 29 включитель-

но). основной особенностью поведения гармоник намагниченности данных образцов в переменном поле является максимум на зависимости еп(На) при поле < 30 Э. При дальнейшем повышении переменного поля наблюдается минимум и рост амплитуд гармоник с последующим выходом на насыщение при На= 600 Э. По мере увеличения номера гармоники, максимум на зависимости Еп(На) сдвигается в сторону большее значений поля, а его величина при этом уменьшается. Эксперименты выполнение в частотном диапазоне от 40 Гц до 30 кГц показали, что полевые зависимости амплитуд высших гармоник намагниченности поликристаллов практически не зависят от частоты переменного шля при Т= 77 К. В отличие от поликристаллов, в монокристаллах не наблюдались указанные максимумы в слабых переменных полях (раздел 3.5).

В разделах 3.3 и 3.4 данной главы приведены рузультаты исследований амплитуд гармоник намагниченности поликристаллов

УВаоСги0„ от значения постоянного магнитного поля в зависимос-2 ; 7

ти от величины переменного поля. Измерения выполнялись на частоте 540 Гц. Анализ полученных данных позволяет отметить следующие основные закономерности: 1) в постоянных полях до 30 Э при сканирование поля в пределах от 0 до 20 Э на зависимостях еп(Н) (п= 2, 3,4,5 и т.д.) наблюдаются максимумы и минимумы значений гармоник;

2) в постоянном поле равном нулю, четные гармоники отсутствуют;

3) при дальнейшем повышении величины амплитуды переменного поля в диапазоне от 20 до 80 Э наблюдается постепенное "размытие" величин максимумов и минимумов на кривых е (Н); 4) при значении амплитуда переменного поля Наа 100 Э на зависимостях еп(Н) начинают снова отчетливо выделяться максимумы и минимумы значений гармоник. Характер поведения зависимостей £П(Н) при На 2: 100 э

имеют качественное сходство с соответствующими зависимостями для случая полей меньших 30 Э. Поведение гармоник намагниченности монокристаллов УВа^Си^О^ в постоянном магнитном поле при разных амплитудах переменного поля качественно напоминают результаты для соответствующих зависимостей поликристаллов. Но в отличие от поликристаллических образцов при значениях переменного шля от 20 до 80 Э не наблюдается "размытие" величин максимумов и минимумов на зависимостях 8 (Н) (раздел 3.5).

В разделах 3.6 и 3.7 показаны результаты исследований температурных зависимостей величин гармоник намагниченности поли- и монокристаллов УВа^и^ в области температур 77 К £ Т £ 100 К от значений переменного и постоянного магнитных полей. Образцы медленно охлаждались в парах азота до температуры Т= 77 К. После чего устанавливалось-магнитное поле. Измерения проводились в режиме отогрева. Полученные данные для поликристаллов показали: 1) в переменных полях до 7 Э на зависимостях е (Т) (п= 3,5,7,9) в интервале температур от 88 до 90 К наблюдается максимум, который при дальнейшем росте значения поля исчезает; 2) в полях Н& > 25 Э на зависимостях вп(Т) вновь появляются максимумы. Величина и температурное положение которых зависит от значения приложенного поля; 3) в переменных полях от 80 и более эрстед, на зависимостях еп(Т) остается один максимум, который наблюдается и при На > 150 Э.

Исследования температурвцх зависимостей гармоник намагниченности монокристаллов при разных значениях переменного поля показали: 1) в полях до 10 Э зависимости а (Т> (п = 5,7,9) имеют несколько различных по величине максимумов; 2) в полях от 10 до 20 Э наблюдается постепенное сглаживание данных максимумов, а

таете перемещение их в сторону низких температур; 3) при На > 40 Э максимумы на кривых б (Т) практически исчезают. Постоянное магнитное поле приводит к смещению максимумов на зависимостях еп(Т) в сторону низких температур, что относится к поли- и монокристаллам 1Ва2Си307.

В четвертой главе проведен анализ и описание экспериментальных данных исследуемых образцов. Опираясь на полученные в работе экспериментальные результаты по дифференциальной магнитной восприимчивости поликристаллов (е1(г) « ам/сШ = при Нд= а,005 3) и на теоретические представления, развитые в работах /1,2/, для описание начальных кривых было предложено выражение вида:

(Н) = -ц0ЖкршНа(А + В/сП.а(Н/Н0)), (3) где А,В,а и Н0~ параметры характеризующие поликристалл. При этом учли, что е" << и считали е1 ^ е]. С помощью метода наименьших квадратов были определены значения этих параметров для каждого образца. Результаты приведены в таблице Л 1. Интегрируя выражение (3) по Н и при этом учитывая значение а, была получена зависимость начальной намагниченности поликристаллов от магнитного поля М^(Н):

М1п(Н) — АН - М0ШН/Н0), (4)

где М0= ВН0. В дальнейшем в разделе 4.1 с помощью численного интегрирования по формуле Симпсона вычислялись площади петель гистерезиса намагниченности за цикл.

Раздел 4.2 посвящен описанию полевых зависимостей амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности изучаемых образцов с помощью полученных в работе выражений для гармоник намагниченности с учетом зависимости (4).

ТАБЛИЦА а 1. Характеристики исследованных образцов 1Ва2Си^0,

* образ. подгоночные параметры н*, Э

А В н0, Э а

1 0,10 1,305 9,7 1,9 19

2 0,32 0,35 24,5 1,9 82

3 0,018 0,15 17 2,3 23

4 - - - - -

№ образ. нр,э Рр,АхТл/м2 Зо,А/м2 1/2Н

1 59 2,8x103 1 ,1x1 О-8 9,5x105 0,12

2 128 1,5x104 2,5x10-9 1,9x106 0,18

3 110 9,5x10'' 8,8*10~9 1,9x106 0,11

4 7 2,9x102 - 2,9x105 0,26

Ошибка определения параметров А, В, Н0 и а составляет меньше 5 %. Ошибка остальных параметров, приведенных в таблице № 1, меньше единицы последнего приведенного разряда. Где А, В -безразмерные параметры.

В разделе 4.3 на основе проведенного анализа полученных температурных зависимостей амплитуд высших гармоник намагниченности поликристаллов УВа2Си307 определен вид зависимости Д (Т), т.е.:

,10(Т) = Зо0(1 - (Т/Тс))2'5. (5) Также определены значения За для исследуемых поликристаллов при Т = 77 К и Н = О (таблица й П.

В пятой главе проводится обсуждение полученных результатов и их сопоставление с моделью критического состояния. В рамках модели критического состояния по Вину, выражение для начальной кривой намагниченности дискообразных образцов имеет вид:

М1п(Н)=~ (2/3)30й етр(-Н^0)а11(Н/Н0), (б) где Н0=(1/3),1о1; 1- толщина образца. Данное выражение отличается от зависимости (формула (4)) .определенной на основе полученных в работе экспериментальных данных. Причина такого различия связана с тем, что при вычислении намагниченности диска не учитывалось точное распределение магнитного поля по всему диску. Задача точного распределения магнитного поля в диске, в рамках модели критического состояния, решалась в работе /3/. Где были получены выражения для радиальной Нг и аксиальной На составляющих магнитного поля, зависящие от эллиптических интегралов. Поэтому получение аналитического выражения для намагниченности становится трудно разрешимой задачей. Введение в уравнение критического состояния наиболее часто встречающихся в литературе зависимостей также не дает полного согласия с эксперимен-

и

том. Вероятно, что в данном случае только учета зависимости 1 (Н) не достаточно для получения реально наблюдаемой зависимое-ти М^Ш).'

-16В случае длинного цилиндрического образца уравнение критического состояния записывают в виде одномерного соотношения: Ш2/0г)= ±3С, где г,а - цилиндрические координаты. Здесь предполагается, что Нг= О. Тем самым не учитывается искривление магнитных силовых линий. В случае дисков, согласно /4/, Нг значительна, что ведет к сильному искривлению магнитных линий и приводит к неравномерному распределению 30 по поперечному сечению диска. Таким образом, учет Нг для определения намагниченности в случае геометрии дисков очень сложен и аналитически не решен до сих пор. В работе было сделано предположение, что зависимость намагниченности от Нг можно учесть введя зависимость критической плотности тока от радиуса диска 3„(Р0. Анализ результатов работы /4/ позволил в аналитическом виде ввести радиальную зависимость критической плотности тока:

0,723о

1 (Н) = -- , (7)

с 1 - (1/2)х(г/Е)

где 3 - средняя плотность критического тока по сечению образца; г - текущий радиус. Учет 30(Ю приводит к модифицированному уравнению критического состояния:

йН О-^Зс1

(8)

йг г(2 - (г/Н)3)

Решение этого уравнения позволило получить следующее выражение ^(Н} = - М0-Ш(Н/Н0), (9)

для М1п(Н):

где М0=(0,723с11)/3; Нп= (0,72^1 )/3. Выше приведенной модели, мы

рассматривали образец как однородный диск и для ного получили зависимость М^Ш) вида (9). Для поликристаллов зависимость М^Ш), определенная на основе экспериментальных данных, описывается выражением (4). Видно, что нелинейная часть намагниченности поликристаллов хорошо описывается используемой моделью. Однако поликристалл в отличие от однородного образца (однородность полагается моделью) является неоднородным в нем имеются гранулы которые характеризуются более высокими значениями критических параметров ), чем межгранулярная среда. Поэтому, наличие такой неоднородности (гранул) приводит к дополнительному линейному члену намагниченности поликристаллов. Полученное согласие расчетной зависимости М^(Н) и нелинейной части намагниченности образцов, определенная на основе экспериментальных данных, указывает на правильность введения поправки, связанной с неравномерностью распределения 3 Ш). Это согласие указывает также на то, что использованная нами выражение для ,1 (Н) является достаточно хорошим приближением. Использование

и

зависимости (9) в выражениях для высших гармоник намагниченности дает удовлетворительное согласие с экспериментальными измерениями полевых и температурных зависимостей амплитуд гармоник намагниченности образцов УВа^и^.

В дальнейшем в разделе 5.1 развивается физическая картина намагничивания поли- и монокристаллов УВа^гцО^ в магнитном поле в рамках модифицированной модели критического состояния. В результате было показано, что вклад в намагниченность поликристаллов дают два типа механизмов, описывающихся похожими выражениями для М(Н), первый механизм проявляется в полях меньших 100 Э и связан слабыми (джозефсоновскими) связями между гранулами, а

второй проявляется в полях больших 100 Э и обусловлен проникновением магнитного поля в гранулы поликристалла.

В разделе 5.2 обсуждаются полевые зависимости амплитуд высших гармоник намагниченности исследуемых образцов в рамках полученной модели. Обсуждение данных зависимостей также показало, что нелинейные магнитные свойства поликристаллов в полях меньших 100 Э определяются слабыми связями между гранулами, а в полях больших 100 Э эти свойства связаны проникновением магнитного поля в гранулы образца.

Раздел 5.3 посвящен обсуждению температурных зависимостей действительной и мнимой частей дифференциальной магнитной восприимчивости поликристаллов и амплитуд высших гармоник намагниченности поли- и монокристаллов УВа2Сгц07 на основе модифицированной модели критического состояния, с учетом определенной зависимости 3„(Т).

О

В заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Для исследования нелинейных магнитных свойств ВТСП материалов в широкой области температур сконструированы и собраны установки, позволяющие работать в переменном магнитном поле до 700 Э и в постоянном магнитном поле в диапазоне от 0 до 2,2 кЭ.

2. Получены полевые зависимости амплитуд гармоник намагниченности (до 29 включительно) поли- и монокристаллов ТВа^Си^

в широких интервалах постоянных и переменных магнитных шлей при температуре жидкого азота.

3. Получены температурные зависимости амплитуд гармоник намагниченности поли- и монокристаллов УВа£Си^07 в диапазоне тем-

ператур 77 К £ Т £ 100 К для разных величин переменного и постоянного магнитных полей.

4. Установлено, что измерение амплитуд гармошке намагниченности УВа^и^ в магнитных полях позволяет уточнить вид зависимости М(Я). Это дает возможность более строгой проверки применимости модели критического состояния для исследования нелинейных магнитных свойств изучаемых материалов.

5. На основе исследования амплитуд низкочастотных гармоник намагниченности поликристаллов УВа^и-^ показано, что нелинейные свойства намагниченности данных образцов в полях меньших 100 Э связаны со слабыми (даозефсоновскими) связями между гранулами, а в полях больших 100 Э наблюдаемая нелинейность намагниченности обусловлена процессом проникновения магнитного шля в гранулы.

6. Впервые по температурным зависимостям амплитуд высших гармоник намагниченности поликристаллов УВа^Си^О^ определен вид зависимости критической плотности тока от температуры и найдено значение ;( .

О

7. Предложена модификация уравнения критического состояния для дисков, учитывающая радиальную составляющую магнитного поля с помощью зависимости критической плотности тока от радиуса. Решение полученного уравнения позволило описать в рамках данной модели начальную кривую намагниченности и нелинейные магнитные свойства поликристаллов УВа^и^.

ОПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. А.И. Головашкин, Н.Д. Кузьмичев, И.С. Левченко, Г.П. Мотуле-вич, В.В. Славкин Нелинейные свойства магнитной восприимчивости

керамик Y-Ba-Cu-О в сверхпроводящем состоянии на низких частотах. ФГТ, 1989, т. 31, вып. 4, с. 233-235.

2. А.И. Головашкин, Н.Д. Нузьмичев, И.О. Левченко, Г.П. Мотуле-вич, В.В. Славкин Влияние амплитуды модуляции магнитного шля на нелинейные свойства магнитной восприимчивости керамических образцов YBagGu-jO^g. Тезисы докладов II Всесоюз. конф. по высокотемпературной сверхпроводимости. Киев, 1989 г., т. 2, с. 50-51

3. A.M. Головашкин, Н.Д. Кузьмичев, И.О. Левченко, Г.П. Мотуле-вич, В.В. Славкин Нелинейные свойства магнитной восприимчивости YBa2Cu30?_5 в сверхпроводящем состоянии на низких частотах. Тезисы докладов II Всесоюз. конф. по высокотемпературной сверхпроводимости. Киев, 1989 г., т. 2, с. 52-53.

4. Формирователь гармоник. Авторское свидетельство. № 1612932 СССР. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В., Полежайкин Г.М. Приоритет изобретения от 27.12.88 г.

5. Датчик магнитного поля. Патент А 1827653 РФ. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В., Васютин М.А., Мотулевич Г.П., Головашкин А.И., Левченко И.О. Приоритет от 21.04.89 г.

6. Управляемый формирователь гармоник. Патент № 2013857 РФ. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Приоритет от 10.09.90 г.

7. Головашкин А.И., Кузьмичев Н.Д., Левченко И.О., Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Низкочастотное нелинейное поведение магнитной восприимчивости керамики Y-Ba-Cu-О в сверхпроводящем состоянии. Препринт ШАН, № 41, 1989 г.

8. Головашкин А.И. Кузьмичев Н.Д., Левченко И.О., Мотулевич

Г.П., Славкин В.В. Влияние амплитуды и частоты внешнего магнитного шля на магнитную восприимчивость керамических ВТСП YBa2Cu3QY_z. Препринт ФЙАН, № 151, 1989 г.

-219. Головашкин А.И., Кузьмичев Н.Д., Левченко И.О., Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Изучение нелинейности магнитной восприимчивости керамических образцов УВа2Сп307_х в низкочастотных магнитных полях. ОТ, 1990, т. 32, вып.5, с. 1374-137?.

10. Головашкин А.И., Кузмичев Н.Д., Левченко И.О., Макаренко И.Н., Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Нелинейный отклик монокристаллов YBa2Cu^07_2 на низкочастотное магнитное поле и влияние на него постоянного магнитного поля. Письма в ЖТФ, 1990, т. 16, вып. 18, с. 12-15.

11. Головашкин А.И., Кузьмичев Н.Д., Левченко И.О., Макаренко И.Н., Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Нелинейность динамической магнитной восприимчивости сверхпроводящего состояния монокристаллов YBa2Cu307_x. Препринт ФИАН, Л 111, 1990 г.

12. Головашкин А.И., Кузьмичев Н.Д., Левченко И.С..Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Зависимость напряжения гармоник сигнала отклика керамических образцов YBa2CUg07_g от величины постоянного магнитного поля в зависимости от глубины модуляции поля. Препринт ФИАН, Л 163, 1990 г.

13. Kuz'micîiev N.D., Golotashkin Â.I., Slavkin V.Y., Levchenko I.S. The peculiarity of the temperature dependences for harmonics or magnetization in sincle crystals YBa2Cu^07_:s;. . Physica С., 1991, V. 185-189, p. 581-582.

14. Мотулевич Г.П., Левченко И.С., Славкин В.В. Влияние низкочастотного магнитного поля на сверхпроводимость межгранулярных областей ВТСП керамики Y-Ba-Cu-0. Препринт ФИАН, J6 162, 1991 г.

15. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Гистерезисная зависимость амплитуд высших гармоник намагниченности керамики YBagCu^Q^. Деп. В ВИНИТИ 18.02.91, & 797-В91, 12 с.

-2216. Кузьмичев Н.Д., Славгаш В.В. Подавление слабых связей поликристаллических образцов ХВа2Си307_х постоянным магнитным полем. Дел. в ВИНИТИ 18.02.91, № 796-В91, 16 с.

17. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Влияние постоянного магнитного поля и глубины модуляции поля на температурную зависимость напряжений высших гармоник намагниченности монокристаллов УВа2Си30?_х. Деп. в ВИНИТИ 4.03.91, 972-В91, 21 с.

18. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Исследование температурной зависимости напряжений нечетных гармоник намагниченности монокристаллов УВа2Са307_2 от величины амплитуды переменного магнитного поля. Деп. В ВИНИТИ 4.03.91, * 971-В91, 19 с.

19. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Температурные зависимости гармоник намагниченности поликристаллических образцов УВа2Си^07_2;. Деп. в ВИНИТИ 28.12.91, Л 4832-В91, 21 с.

20. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Двухстадийный процесс поведения намагниченности поликристаллических образцов ¥Ва2Си307_2. Деп. в ВИНИТИ 28.12.91, № 4833-В91, 20 с.

21. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Генерация гармоник поликристаллических УВа2Си307_2 в сильных переменных магнитных полях. Письма ЖГФ, 1992, т. 18, вып. 8, с. 11-15.

22. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Нелинейность намагниченности поликристаллических ВТОП УВа2Си307_х в сильных постоянных магнитных полях. Тезисы докладов 24-го совещания по физике низких температур. Казань, 1992, т. 1, с. 181.

23. Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В. Поведение гармоник намагниченности поликристаллических ВТОП УВа^и^О,^ в сильных переменных магнитных полях. Тезисы докладов 24-го совещания по физике низких температур. Казань, 1992, т. 1, с. 182.

-2324. Головашкин А.И., Васютш М.А., Кузьмичев Н.Д., Левченко И.С., Мотулевич Г.П., Славкин В.В. Измерение тока с помощью ВТСП зонда. Препринт ФИАН, №11, 1992 г.

25. Славкин В.В. Влияние плотности на поведение нечетных гармоник намагниченности поликристаллических образцов Y-Ba-Cu-O. Деп. в ВИНИТИ 28.01.92, № 271-В92, 20 с.

26. Kus'mlchev N.D.. Slavltln V.V. The analytic properties and. symmetry of YBagCUjO^^ polycrystals magnetisation carves obtained, from experimental harmonics spectrum of response signal ior 500 Oe amplitude modulation. Physica C., 1994,

V. 235-240, p. 2875-2876.

27. Васютин M.A., Кузьмичев Н.Д., Славкин В.В., Головашкин А.И., Левченко И.С. Модуляционная методика измерения нелинейных электрических и магнитных свойств YBa2Cu^07_g. Прикладная физика, 1995, вып. 2, с. 51-55.

28. Kus'mlchev N. D., Slavfcta V.V. The modulated, research ol YBaoCu,0„ „ single crystals and ceramics magnetisation.

M2S - HTSC - V, abstract hook, 1997, Beijing, p. 103.

Цитируемая литература.

1. Sun J., Scharen M., Bourne, et. al. AC susceptibility response of thin-film superconductors near T : A theoretical study.

О

Phys. Rev. В., 1991, vol. 44, & 10, p. 5275-5279.

2. Jeffries C. D., Lam G. H., Kim Y. et. al. Symmetry breaking and nonlinear electrodynamics In the ceramic superconductor YBa2Cu30?. Phys. Rev. В., 1988, vol. 37, № 16, p. 9840-9843.

3. Daumling M., Larbalestier D. C. Critical state in dlck-sha-ped superconductors. Phys. Rev. В., 1989, vol. 40, № 13,

p. 9350-9353.

4. Conner 1. W., Malozemoii A. P. Calculations oi the dimensional dependence of the critical state In disk-shaped superconductors. Phys. Rev. B., 1991, vol. 43, p. 402-40?.

Подписано в печать 25 июня I9S7 года Заказ 165.Тираж 60 экз.Л.л.1,5. Отпечатано в НЖС ®ИАН Москва,В-333,Ленинский проспект,53.