Percolation transitions in d-wave superconductor–half-metallic ferromagnet nanocomposites

Abstract

Electrical transport properties of random binary networks composed of high-Tc superconductor Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₆+x microparticles and half-metallic ferromagnet La₀.₆₇Sr0.₃₃MnO₃ (LSMO) nanoparticles have been investigated. Two resistive percolation transitions (superconductor–metal–semiconductor) have been observed for the nanocomposites with a volume fraction of the LSMO no more than 30%. The nanocomposites basic attributes (transition critical temperatures, current–voltage characteristics, percolation threshold, etc.), most probably, cannot be quantitatively interpreted within the framework of a conventional percolation model. We have explained the observed behavior by a two-level scale interaction in the system caused by (i) a significant geometric disparity between the constituent components and (ii) proximity-induced superconducting state of the half-metallic manganite.

Досліджено електричні транспортні властивості хаотичних двокомпонентних структур, складених з мікрочастинок високотемпературного надпровідника Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₆+x та наночастинок напівметалевого феромагнетика La₀.₆₇Sr0.₃₃MnO₃ (LSMO). Для нанокомпозитів з об’ємним складом LSMO не більше ніж 30% спостерігалися два резистивних перколяційних переходи (надпровідник–метал–напівпровідник). Основні характеристики нанокомпозитів (критичні температури переходів, вольт-амперні характеристики, поріг перколяційних переходів і т.п.), найбільш ймовірно, не можуть бути кількісно описані у рамках стандартної перколяційної моделі. Пояснено поведінку, що спостерігається, двома різними характерними масштабами взаємодії в системі, що обумовлено (i) істотною геометричною різницею її компонент та (іі) наведеним ефектом близькості надпровідним станом напівметалевого манганіту.

Исследованы электрические транспортные свойства хаотических двухкомпонентных структур, составленных из микрочастиц высокотемпературного сверхпроводника Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₆+x и наночастиц полуметаллического ферромагнетика La₀.₆₇Sr0.₃₃MnO₃ (LSMO). Для нанокомпозитов с объемным составом LSMO не более 30% наблюдались два резистивных перколяционные перехода (сверхпроводник–металл–полупроводник). Основные характеристики нанокомпозитов (критические температуры переходов, вольтамперные характеристики, порог перколяционных переходов и т.п.), наиболее вероятно, не могут быть количественно описаны в рамках стандартной перколяционной модели. Наблюдаемое поведение объяснено двумя различными характерными масштабами взаимодействия в системе, что обусловлено (i) существенной геометрической разницей ее компонент и (ii) индуцированным эффектом близости сверхпроводящим состоянием полуметаллического манганита