Вихревая материя в сверхпроводниках

Abstract

Исследовано поведение ансамбля вихрей в фазе Шубникова в биаксиально ориентированных пленках высокотемпеpатуpного свеpхпpоводника YBa₂Cu₃O₇₋δ (YBCO) в приложенном магнитном поле различной ориентации. Применены методики записи вольт-амперных характеристик на транспортном токе, а также резонансных кривых и затухания механического осциллятора при протекании транспортного тока. Показано, что поведение ансамбля вихрей в пленках YBCO в отличие от монокpисталлов определяется их взаимодействием с линейными дефектами - краевыми дислокациями, которые образуются в процессе псевдоморфного эпитаксиального роста и являются доминирующим типом дефектов кpисталлической решетки с плотностью, достигающей 10¹⁵ линий/м². Эффективный пиннинг вихрей и высокие плотности критического тока (Jc³ 3·10¹⁰ A/м2 при 77 К) в пленках YBCO обусловлены именно высокой плотностью линейных дефектов. Найдены и исследованы новые фазовые состояния вихревой материи в пленках YBCO в квазистатике и динамике, обусловленные взаимодействием вихрей с кpисталлическими дефектами, возникновением различного разупорядочения вихревой решетки и сложным процессом депиннинга. Построена предполагаемая фазовая H-T-диаграмма вихревой материи для пленок YBCO.

The behavior of the ensemble of vortices in the Shubnikov phase in biaxially oriented films of the high-temperature superconductor YBa₂Cu₃O₇₋δ (YBCO) in an applied magnetic field is investigated for different orientations of the field. The techniques used are the recording of the current–voltage characteristics in the transport current and of resonance curves and damping of a mechanical oscillator during the passage of a transport current. It is shown that the behavior of the vortex ensemble in YBCO films, unlike the case of single crystals, is determined by the interaction of the vortices with linear defects—edge dislocations, which are formed during the pseudomorphic epitaxial growth and are the dominant type of defect of the crystal lattice, with a density reaching 10¹⁵lines/m². The effective pinning of the vortices and the high critical current density (Jc⩾3×10¹⁰A/m² at 77 K) in YBCO films are due precisely to the high density of linear defects. New phase states of the vortex matter in YBCO films are found and are investigated in quasistatics and dynamics; they are due to the interaction of the vortices with crystal defects, to the onset of various types of disordering of the vortex lattice, and to the complex depinning process. A proposed H–T phase diagram of the vortex matter for YBCO films is proposed.