И. И. САННИКОВ
Научный руководитель – А. В. КУЗНЕЦОВ, к. ф.-м. н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
О ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ РЕЛАКСАЦИИ НАМАГНИЧЕННОСТИ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПЛЁНОК
На основе прецизионно измеренной релаксации магнитного момента M эпитаксиальных сверхпроводящих плёнок, построены температурные зависимости скорости релаксации S = -dln M/dln t. Предложен метод определения показателя степени β зависимости потенциала пиннига βU=UC(T)[(J/JC(T))1/β-1)] от плотности тока J из временной зависимости скорости релаксации. На основе анализа экспериментальных данных построена температурная зависимость β.
Методом SQUID-магнитометрии проведены прецизионные измерения релаксации намагниченности эпитаксиальных сверхпроводящих плёнок Nb3Sn, NbN, Nd1.85Ce0.15CuO4-δ (NCCO) и YBa2Cu3O7-δ (YBCO). Измерения проводились на неподвижном образце, помещённом в одну из приёмных катушек трансформатора потока.
В образце Nb3Sn скорость релаксации в пределах чувствительности эксперимента заметна только вблизи критической температуры. В плёнке NbN на релаксационных кривых наблюдались скачкообразные изменения намагниченности, связанные с температурной неустойчивостью и дендритным перераспределением магнитного потока в образце [1], что не позволило определить скорость релаксации.
Для определения скорости релаксации S=-(dlnM/dlnt) в плёнках NCCO и YBCO строились зависимости M(lnt), которые близки к линейным, и фитировались полиномами второй степени. Полиномы аналитически дифференцировались, и из этих производных рассчитывалась скорость релаксации (рис 1). Для остаточной намагниченности образца YBCO отмечавшийся ранее рост S при высоких температурах [2] в наших экспериментах отсутствует. Низкотемпературный рост S, по-видимому, обусловлен тем, что в районе температуры 15K происходит изменение в характере релаксации, связанное с переходом от квантового туннелирования вихрей к их термоактивированному крипу [3]. Пик скорости релаксации для плёнки NCCO наблюдался ранее для монокристалла родственной системы Sm1.85Ce0.15CuO4-δ [4]. Мы связываем такое поведение с двухмерностью вихревой решётки указанных соединений, обусловленной сильной анизотропией и слабой связью между сверхпроводящими CuO2 плоскостями, и плавлением двумерной решётки вихрей [5] при Т = 14K.
Благодаря прецизионному измерению изменения магнитного момента стало возможным построить временную зависимость скорости релаксации S. Из зависимости потенциала пиннига βU=UC(T)[(J/JC(T))1/β-1)] от плотности тока J [6] следует 1/S=(UC/T-βlnt0)+βlnt. Для определения показателя β, строились зависимости 1/S от lnt и фитировались линейной функцией. Построенная температурная зависимость β приведена на рисунке 2. Изменение параметра β означает, что с температурой меняется не только энергия активацииUC, критическая плотность тока JC, но и режим крипа вихрей Абрикосова. Полученные величины β показывают, что в случае YBCO с ростом T низкотемпературный квантовый крип сменяется крипом связок вихрей при промежуточных температурах и крипом одиночных вихрей вблизи критической температуры. Для определения функциональной зависимости энергии активации от плотности тока широко используется метод Maley [7], в котором данные релаксации, полученные при различных температурах, объединяются с целью получения непрерывной кривой U(j). Данный метод неявно полагает, что функциональная зависимость U(j) изменяется с температурой только вследствие температурной зависимости UC(T) и JC(T). Наши измерения показывают, что β также меняется с температурой, поэтому указанный метод корректен только для данных, полученных при фиксированной температуре эксперимента.
Список литературы
1. Duran C. A., Gammel P. L., Miller R. E. and Bishop D. J., Phys. Rev. B, 1995, 52, 75.
2. Landau I. L. and Ott H. R., Phys. Rev. B, 2001, 63, 184516.
3. Landau I. L. and Ott H. R., Physica C, 2000, 340, 251.
4. Almasan C. C., Seaman C. L., Dalichaouch Y., Maple M. B., Physica C, 1991, 174, 93.
5. Brandt E. H., Rep. Prog. Phys., 1995, 58, 1465.
6. Blatter G. and et al., Rev. Mod. Phys., 1994, 66, 1125.
7. Maley M. P., Willis J. O., Lessure H. and McHenry M. E., Phys. Rev. B, 1990, 42, 2639.
