Особенности пиннинга вихрей и крипа магнитного потока в тонких эпитаксиальных ВТСП пленках YBa₀₂Cu₃O₇₋δ вблизи критической температуры

Abstract

Для тонких эпитаксиальных пленок YBa₀₂Cu₃O₇₋δ исследованы температурные зависимости динамической скорости релаксации в области температур от 77 К до критической температуры Tc в постоянном магнитном поле и без поля, а также зависимость от постоянного магнитного поля в интервале до 45 мТл при 77 К. Показано, что экспериментальные результаты хорошo согласуются с предложенной ранее моделью пиннинга вихревой решетки, рассматривающей проникающие дислокации на сетке малоугловых границ раздела между монокристаллическими доменами в качестве основных центров пиннинга в тонких пленках. По результатам эксперимента сделан вывод о том, что влияние термических флуктуаций на пиннинг вихрей на проникающих дислокациях и крип магнитного потока вблизи Tc не является столь критическим, как для случая пиннинга на протяженных линейных дефектах в толстых пленках или монокристаллах. Приведенные оценки показывают, что этот факт можно объяснить превращением вихрей Абрикосова в вихри Пирла по мере приближения температуры к критической, когда глубина проникновения магнитного поля становится больше толщины пленки. В связи с этим механизмы пиннинга и крипа в тонких пленках носят существенно коллективный характер даже в предельно слабых магнитных полях и очень близких к Tc температурах.

Для тонких епітаксійних плівок YBa₀₂Cu₃O₇₋δ досліджено температурні залежності динамічної швидкості релаксації в області температур від 77 К до критичної температури Tc в постійному магнітному полі і без поля, а також залежності від постійного магнітного поля в інтервалі до 45 мТл при 77 К. Показано, що експериментальні результати добре узгоджуються із запропонованою раніше моделлю пінінгу вихоревої гратки, яка розглядає наскрізні дислокації на сітці малокутових границь розподілу між монокристалічними доменами як основні центри пінінгу в тонких плівках. За результатами експерименту зроблено висновок, що вплив термічних флуктуацій на пінінг вихорів на наскрізних дислокаціях і кріп магнітного потоку поблизу Tc не є настільки критичним, як для випадку пінінгу на протяжних лінійних дефектах у товстих плівках та монокристалах. Наведені оцінки показують, що цей факт можна пояснити перетворенням вихорів Абрикосова у вихори Пірла в міру наближення температури до критичної, коли глибина проникнення магнітного поля стає більшою за товщину плівки. В зв’язку з цим механізми пінінгу і кріпу в тонких плівках мають суттєво колективний характер навіть у гранично низьких магнітних полях і дуже близьких до Tc температурах.

For thin epitaxial films YBa₀₂Cu₃O₇₋δ the temperature dependence of dynamic relaxation rate from 77 K to critical temperature Tc with and without magnetic field, and the dependence on magnetic field to 45 mT at 77 K have been investigated. It is shown that the experimental results are in good agreement with the previously proposed model of vortex lattice pinning, which suggests penetrative dislocations at low-angle grain boundaries to be the main pinning centers in thin films. It follows from the experimental results that the effect of thermal fluctuations on the vortex pinning on penetrative dislocations and flux creep near Tc is not so crucial, as for pinning on linear defects in thick films and monocrystals. This conclusion is supported by the estimations, taking into account that the Abrikosov vortices in the thin film transform to Pearl vortices as the film temperature approaches the critical point when the magnetic field penetration depth becomes greater than the film thickness. In this connection the mechanisms of flux pinning and flux creep in thin films are essentially collective even at very low magnetic fields and up to temperatures close to Tc.