Механизм влияния концентраций дефектов на критический ток

УДК 539.2(06) Физика твердого тела
И.А. РУДНЕВ, Д.С. ОДИНЦОВ, В.А. КАШУРНИКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ДЕФЕКТОВ
НА КРИТИЧЕСКИЙ ТОК ВТСП
В модель сверхпроводящей жилы ВТСП - провода введено реалистичное описание взаимодействия вихря с дефектом. Исследовано изменение критического
тока ВТСП - образца, находящегося в собственном поле тока, в зависимости от
концентраций дефектов.
Хорошо известно, что введение дефектов в ВТСП материал,
в частности в системы на основе
Bi, может повышать плотность
Tc/Tc0
Jc / Jc0
критического тока jc. Роль до1E-1
полнительных структурных дефектов могут играть как химические примеси, так радиационные
1E-2
дефекты, возникающие при облучении ВТСП различными типами частиц [1-4]. Особенно
1E-3
сильно эффект повышения jc
1E+14
1E+15
1E+16
проявляется при облучении изF, см-2
начально малодефектых образРис. 1. Относительные изменения
цов, например, монокристаллов
плотности критического тока (Т =
[2]. В сверхпроводящих пленках
= 4.2 К, В = 0) и Tc при ионном облуповышение jc либо мало, либо
чении пленки Bi2212 [4].
совсем отсутствует, что объясняется высокой дефектностью исходных образцов [3,4]. Более того, дополнительное увеличение концентрации радиационных дефектов приводит к
быстрому падению критического тока и обращению его в нуль [3,4]. Такая
деградация критического тока на фоне постоянного увеличения центров
пиннинга не является тривиальной, так как ранее было экспериментально
установлено, что скорость падения jc заметно превосходит скорость падения критической температуры (рис.1). Очевидно, что максимум на зависимости критического тока от концентрации дефектов связан с наличием
двух противоположных механизмов: повышения jc за счет введения новых
центров пиннинга и падения jc в результате изменения сверхпроводящих
свойств системы.
Tc/Tc0, Jc / Jc0, отн. ед.
1E+0
14
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 15
УДК 539.2(06) Физика твердого тела
jc/jco, Tc/Tco, arb. un.
В работе [5] показано, что такое поведение критического тока в зависимости от дозы облучения можно объяснить предположив изменение
характеристик потенциальных ям дефектов, а именно глубины потенциальной ямы α. Однако такое предположение носит достаточно искусственный характер, т.к. сложно объяснить изменение параметров одиночной ямы в зависимости от концентраций дефектов. В данной работе, в
отличие от [5], сделано
предположение, что вихрь
1.5
jc/jco
начинает взаимодействовать
Tc/Tco
с дефектом на больших расстояниях ~ λ, исходя из того,
1
что круговые токи, создающие одиночный вихрь в
сверхпроводнике, занимают
0.5
пространственную область
размером ~ λ. Формально это
ведет к увеличению ширины
потенциальной ямы одиноч0
ного дефекта.
0.1
1
10
n , 10 cm
Расчеты показали, что
увеличение ширины потенРис. 2. Рассчитанные зависимости критичециальной ямы дефекта ведет
ского тока и критической температуры от
к перекрытию потенциальконцентрации дефектов
ных ям всех дефектов при
увеличении общего числа дефектов. В результате коллективная сила пиннинга дефектной структуры ослабевает в силу того, что происходит «выполаживание» дна потенциала, в котором двигаются вихри. Такой механизм позволяет избавиться от искусственного изменения характеристик
потенциальной ямы дефекта с увеличением концентрации дефекта и автоматически получить немонотонную зависимость величины критического тока от концентрации дефектов, проходящей через максимум (рис. 2).
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 06-02-16406.
d
10
-2
Список литературы
1. Mikhailov B.P., Rudnev I.A., Bobin P.V. Inorganic Materials. 40. Suppl. 2. S91–S100
(2004).
2. Kim D.H., Lee T.W., Lee C.W., Ha D.H., Shim S.Y. Physica C 383. 23-30 (2002).
3. Елесин В.Ф., Руднев И.А. СФХТ 4. 11 2055-2071(1991).
4. Елесин В.Ф., Есин И.А., Руднев И.А. и др. СФХТ 6. 4 807- 822(1993).
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 15
15
УДК 539.2(06) Физика твердого тела
5. Руднев И.А., Одинцо в Д.С., Кашурников В.А. Труды 34 Совещание по физике низких температур. 2006. Т.2. С.205-206.
16
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 15