Измерение критических токов тонких сверхпроводящих плёнок YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$ методом магнитной восприимчивости с помощью накладных катушек

А. А. Каленюк$^{1}$, Г. Г. Каминский$^{1}$, А. В. Сёменов$^{2}$, В. О. Москалюк$^{1}$, В. С. Флис$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$Институт физики НАН Украины, просп. Науки, 46, 03028 Киев, Украина

Получена: 03.03.2017. Скачать: PDF

Нелинейная магнитная восприимчивость $\chi$ в переменном поле $H_{\textrm{ac}}$ и критический ток $J_{\textrm{c}}$ тонких плёнок высокотемпературного сверхпроводника YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ исследовались с помощью плоских накладных спиралевидных приёмных катушек. В рамках модели критического состояния проведены расчёты действительной и мнимой частей «обобщённой восприимчивости» $\tilde{\chi}(a, h)$ для произвольного соотношения $a = r/R$ между радиусами сверхпроводящей плёнки в виде тонкого диска ($R$) и приёмной катушки в виде одиночного витка ($r$). В пределе $a \to \infty$ воспроизводятся известные результаты модели Клема–Санчеса для нелинейной комплексной магнитной восприимчивости $\chi$($h$), где $h$($J_{\textrm{c}}$($T$), $H_{\textrm{ac}}$) — приведённая безразмерная амплитуда. Показано, что для стандартной экспериментальной ситуации (образец внутри приёмной катушки магнитометра) относительная систематическая погрешность по измерению $J_{\textrm{c}}$ является пренебрежимо малой (меньше 2%) при $a > 2$, однако приближается к 25% при $a \to 1$. В то же время, для накладных катушек с $a < 1$ общий вид зависимостей $\tilde{\chi}$($a$, $h$) изменяется качественно, принимая пороговый характер по $h$. Это позволяет при каждом цикле измерений зависимостей от температуры при фиксированной амплитуде поля $H_{\textrm{ac}}$ получать не одну точку зависимости $J_{\textrm{c}}$($T$) (в максимуме $\chi^{''}$($T$, $H_{\textrm{ac}}$)), а две (в точках максимума и порога $\tilde{\chi}$$^{''}$($T$, $H_{\textrm{ac}}$) по $T$), а также упрощает процедуру нормировки действительной и мнимой частей магнитной восприимчивости.

Ключевые слова: критический ток, критическая температура, магнитная восприимчивость в переменном поле, модель критического состояния, сверхпроводник.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i04/0441.html

PACS: 74.20.-z, 74.25.Ha, 74.25.Sv, 74.72.-h, 75.30.Cr, 81.15.Fg


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. M. Wurlitzer, M. Lorenz, K. Zimmer, and P. Esquinazi, Phys. Rev. B, 55: 11816 (1997). Crossref
  2. Th. Herzog, H. A. Radovan, P. Ziemann, and E. H. Brandt, Phys. Rev. B, 56: 2871 (1997). Crossref
  3. E. Mezzetti, R. Gerbaldo, G. Ghigo, L. Gozzelino, B. Minetti, C. Camerlingo, A. Monaco, G. Cuttone, and A. Rovelli, Phys. Rev. B, 60: 7623 (1999). Crossref
  4. Ю. В. Федотов, С. М. Рябченко, А. П. Шахов, Физика низких температур, 26: 638 (2000). Crossref
  5. Э. А. Пашицкий, В. И. Вакарюк, Ю. В. Федотов, С. М. Рябченко, Физика низких температур, 27: 131 (2001). Crossref
  6. Yu. V. Fedotov, S. M. Ryabchenko, E. A. Pashitskii, A. V. Semenov, V. I. Vakaryuk, V. S. Flis, and V. M. Pan, Physica C, 372–376: 1091 (2002). Crossref
  7. Ю. В. Федотов, С. М. Рябченко, Э. А. Пашицкий, А. В. Семенов, В. И. Вакарюк, В. М. Пан, В. С. Флис, Физика низких температур, 28: 245 (2002). Crossref
  8. V. M. Pan, Yu. V. Fedotov, S. M. Ryabchenko, E. A. Pashitskii, A. V. Semenov, V. I. Vakaryuk, V. S. Flis, and Yu. V. Cherpak, Physica C, 388–389: 431 (2003). Crossref
  9. Ю. В. Федотов, Э. А. Пашицкий, С. М. Рябченко, В. А. Комашко, В. М. Пан, В. С. Флис, Ю. В. Черпак, Физика низких температур, 29: 842 (2003). Crossref
  10. Y. V. Cherpak, V. A. Komashko, S. A. Pozigun, A. V. Semenov, C. G. Tretiatchenko, E. A. Pashitskii, and V. M. Pan, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 15: 2783 (2005). Crossref
  11. А. И. Коссе, А. Ю. Прохоров, В. А. Хохлов, Г. Е. Шаталова, Н. Е. Письменова, А. В. Семёнов, М. П. Черноморец, Д. Г. Ковальчук, Г. Г. Левченко, Физика и техника высоких давлений, 15, № 3: 131 (2005).
  12. V. M. Pan, Yu. V. Cherpak, A. V. Semenov, E. A. Pashitskii, V. A. Komashko, S. A. Pozigun, C. G. Tretiatchenko, and A. V. Pan, Phys. Rev. B, 73: 054508 (2006). Crossref
  13. A. I. Kosse, A. Yu. Prokhorov, V. A. Khokhlov, G. G. Levchenko, A. V. Semenov, D. G. Kovalchuk, M. P. Chernomorets, and P. N. Mikheenko, Supercond. Sci. Technol., 21: 075015 (2008). Crossref
  14. J. J. Akerman and K. V. Rao, Phys. Rev. B, 65: 134525 (2002). Crossref
  15. D.-X. Chen, E. Pardo, A. Sanchez, S.-S. Wang, Z.-H. Han, E. Bartolome, T. Puig, and X. Obradors, Phys. Rev. B, 72: 052504 (2005). Crossref
  16. М. П. Черноморец, Д. Г. Ковальчук, С. М. Рябченко, А. В. Семенов, Физика низких температур, 32: 277 (2006). Crossref
  17. М. П. Черноморец, Д. Г. Ковальчук, С. М. Рябченко, А. В. Семенов, Э. А. Пашицкий, Физика низких температур, 32: 1096 (2006). Crossref
  18. Д. Г. Ковальчук, М. П. Черноморец, С. М. Рябченко, Э. А. Пашицкий, А. В. Семёнов, Физика низких температур, 36: 101 (2010). Crossref
  19. Д. Г. Ковальчук, М. П. Черноморец, Физика низких температур, 39: 1298 (2013). Crossref
  20. C. P. Bean, Rev. Mod. Phys., 36: 31 (1964). Crossref
  21. P. N. Mikheenko and Yu. E. Kuzovlev, Physica C, 204: 229 (1993). Crossref
  22. J. Zhu, J. Mester, J. Lockhart, and J. Turneaure, Physica C, 212: 216 (1993). Crossref
  23. J. R. Clem and A. Sanchez, Phys. Rev. B, 50: 9355 (1994). Crossref
  24. E. H. Brandt, Phys. Rev. B, 55: 14513 (1997). Crossref
  25. D. V. Shantsev, Y. M. Galperin, and T. H. Johansen, Phys. Rev. B, 61: 9699 (2000). Crossref
  26. S. G. Gevorgyan, T. Kiss, T. Oyama, M. Inoue, A. A. Movsisyan, H. G. Shirinyan, V. S. Gevorgyan, T. Matsushita, and M. Takeo, Supercond. Sci. Technol., 14: 1009 (2001). Crossref