НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР

ім. Б.І. ВЄРКІНА

______________________________________________________________

Ревякіна Марина Георгіївна

УДК 538.945

"Анізотропія критичного струму в монокристалах YBa2Cu3O7-x, обумовлена структурою вихрової гратки та двійниками"

01.04.22 — "Надпровідність"

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Харків - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті

ім. В.Н. Каразина

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник,

Бондаренко Олександр Володимирович,

Харківський національний університет

ім. В.Н. Каразина,

доцент.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник,

Сергієва Галина Григорівна

Національний науковий центр “

Харківський фізико-технічний інститут”,

провідний науковий співробітник.

доктор фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник,

Самоваров Володимир Миколайович

Фізико-технічний інститут низьких температур

ім. Б.І. Вєркіна НАН України, м. Харків,

завідуючий відділом.

Провідна установа: Донецький національний університет,

кафедра фізики твердого тіла і фізичного

матеріалознавства.

Захист відбудеться 12 листопада 2002 р. о 15 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 64.175.03 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України (61103, м. Харків-103, пр. Леніна, 47).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України

Автореферат розіслано “ 8 “ жовтня 2002 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради

доктор фізико-математичних наук Сиркін Є.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність. Відкриття високотемпературних надпровідників (ВТНП) дозволило досягти довгоочікуване одержання критичних температур Тс, що перевищують температуру кипіння рідкого азоту. Однак, проблема одержання високої струмонесучої здатності в цих матеріалах при високих температурах наштовхнулася на ряд принципових труднощів. Мала довжина когерентності x, велика глибина проникнення магнітного поля l та істотна анізотропія ВТНП матеріалів у сполученні з високими значеннями температури призводять до істотного термічно активованого крипу магнітного потоку.

Серед ВТНП матеріалів із Тс > 78 K найменшу величину анізотропії, e = 1/5 ё 1/9, має надпровідник YBa2Cu3O7-d, що є однією з основних причин найбільш високих значень критичного струму Jc у цьому матеріалі при азотних температурах. Тому переважна більшість експериментальних досліджень процесів піннинга і динаміки магнітного потоку в ВТНП матеріалах було виконано саме на цьому надпровіднику. Незважаючи на істотний прогрес, досягнутий у розумінні цих явищ, ряд питань і, зокрема, анізотропія цих характеристик, залишається відкритим. Одним з таких питань є пластичний крип магнітного потоку, обумовлений рухом дислокацій вихрової ґратки в анізотропному випадку.

Крім анізотропії кристалічної структури, що визначає анізотропію надпровідних властивостей у змішаному стані у всіх ВТНП матеріалах, додатковим джерелом анізотропії в надпровіднику YBa2Cu3O7-d є двійникові межі (ДМ). Являючи собою двовимірний дефект з подавленим надпровідним параметром порядку, двійникові межі призводять як до зміни характерних масштабів вихрових ниток, (які характеризуються значеннями параметрів x і l), так і до зміни конфігураційної структури вихрових ниток: при кутах неузгодженості q між напрямком магнітного поля Н і площиною ДМ у випадку менших критичного значення qcr деяка частина вихрових ниток виявляється захопленою площинами ДМ. Незважаючи на значне число опублікованих теоретичних [1, 2, 3] і експериментальних праць [4, 5, 6], присвячених дослідженню впливу ДМ на анізотропію пінінга і динаміки магнітного потоку, деякі питання у цій області залишаються відкритими чи суперечливими. Зокрема, залишається відкритим питання про величину значень кутів qcr при орієнтації вектора Н в ab - площині і при його відхиленні від осі с, а також питання про характер впливу ДМ на динаміку магнітного потоку. У зв'язку з цим, є доцільним дослідження анізотропії пінінга і динаміки вихрової гратки (ВГ).

Мета і основні задачі визначення анізотропії пінінга і крипу обумовленої двійниками і шаруватою структурою монокристалів YBa2Cu3O7-x,. Об'єкт дослідження – абрикосовскі вихори у ВТНП матеріалах. Предмет дослідження – піннінг і динамічні властивості вихрової ґратки. У даній роботі був використаний транспортний метод виміру при постійному струмі. Для досягнення кінцевої мети дослідження необхідно було вирішити наступні задачі:

·

· Дослідити анізотропію пінінга, обумовлену анізотропією кристалічної ґратки.

· Дослідити анізотропію пінінга, обумовлену анізотропним пінінгом на площинних дефектах, при різних орієнтаціях зовнішнього магнітного поля щодо кристалографічних осей кристалів.

· Визначити вплив дислокацій вихрової гратки на динамічні властивості магнітного потоку в умовах анізотропного пінінга.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у ХНУ ім. В.Н. Каразіна в рамках тематичного плану університету по відомчим тематицям:

1. Вплив заміни елементів у шаруватих сполуках на надпровідність 1-12-94 № 0194V012806.

2. Дослідження властивостей анізотропних систем, мають фазові перетворення хвилі зарядової густини та надпровідності і є матеріалами для отримання нетрадиційних джерел енергії 1-12-97 № 0197V002508.

3. Транспортні властивості монокристалів високотемпературних надпровідників та сполук, що мають фазовий перехід типу хвилі зарядової густини 1-12-00 № 0100V003275.

Наукова новизна. (1) Експериментально і теоретично визначені закономірності зміни критичного струму, обумовлені анізотропією пінінга на двійниках при обертанні вектора магнітного поля в ab – площини і при відхиленні вектора поля від осі с. (2) Визначена область кутів q, у якій двійники змінюють конфігураційну структуру вихрових ниток. (3) Виявлений перехід від пружного механізму крипу до пластичного при обертанні вектора магнітного поля від ab – площини до осі с. (4) Визначена залежність енергії активації при пластичному механізмі крипу від кута між вектором магнітного поля та ab – площиною, яка задовільно погоджується з проведеними у роботі теоретичними розрахунками.

Основні результати і положення, наукова новизна яких захищається в даній роботі, є такі:

1. Уперше показано, що при реалізації кристалічної вихрової фази межі двійників змінюють конфігураційну структуру і пінінг абрикосовских вихрів при кутах разорієнтації між вектором магнітного поля і площинами меж двійників до 8° при орієнтації поля уздовж ab – площини, і при кутах разорієнтації до 70° при відхиленні вектора поля від осі с, що погоджується з існуючими теоретичними оцінками.

2. Уперше встановлені наступні особливості впливу двійників на пінінг кристалічної вихрової фази: (а) при орієнтації вектора магнітного поля Н||ab критичний струм зростає пропорційно збільшенню частки вихрових сегментів, захоплених площинами двійників і (б) при відхиленні вектора Н від осі с і при русі магнітного потоку в площині перпендикулярній двійниковим межам критичний струм зростає в міру зменшення складової сили Лоренца, орієнтованої уздовж площин двійників.

3. Уперше встановлено, що енергія активації, яка відповідає пластичному механізму крипу вихрової ґратки, зменшується при обертанні вектора магнітного поля Н від аb - площини до осі с кристала, що погоджується з проведеними теоретичними розрахунками.

Практичне значення роботи. Результати проведених досліджень можуть бути використані при виборі оптимального співвідношення точкових і плоских дефектів з метою одержання матеріалів з високою струмонесучою здатністю при різній орієнтації сили Лоренца стосовно площини границь двійників. Установлено вплив дислокацій ВГ на динамічні властивості магнітного потоку в умовах анізотропного пінінга.

Особистий внесок здобувача. Всі результати, що увійшли до дисертації, одержані за безпосередньою участю здобувача. Вона виростила монокристали і провела їх термообробку, провела вимірювання ВАХ і в рамках існуючих моделей здійснила обробку експериментальних даних. Дисертантка брала участь в плануванні та проведенні експериментів, обговоренні їх результатів та написанні друкованих праць.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковано в 6 друкованих працях у реферованих наукових виданнях .

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались:

14ій міжнародній конференції з кріогенних матеріалах. Київ, Україна, 1992; 21ій міжнародній конференції з фізики низьких температур. Прага, Чехословакія. 1996; 22ій міжнародній конференції з фізики низьких температур. Хельсінкі. Фінляндія 1999; 1ій міжнародній регіональній конференції по магнітним і надпровідним матеріалам. Тегеран, Іран. 1999.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновку та списку використаних джерел, що містить 119 найменувань. Загальний обсяг роботи складає 114 сторінок тексту, враховуючи 30 рисунків та 1 таблицю.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми проведених досліджень, вказана мета дисертаційної роботи, наукова новизна одержаних результатів, їх практична цінність, та перераховано основні положення роботи, які виносяться на захист.

У першому розділі проведений аналіз кристалічної структури і дефектів існуючих у монокристаллах YВa2Cu3O7-x. Розглянуто вплив різних дефектів (точкових, лінійних і плоских) на транспортні властивості в нормальному та надпровідному стані. Викладено відмінні риси термодинамічних властивостей вихрової ґратки у ВТНП матеріалах. Розглянуто теоретичні моделі і механізми пінінга на структурних дефектах, а також власний пінінг у шаруватих надпровідниках. Проаналізовано основні експериментальні результати, що відносяться до проблеми пінінга і динаміки магнітного потоку в надпровіднику YВa2Cu3O7х.

Другий розділ містить опис розчин-розплавного методу вирощування монокристалічних зразків YВa2Cu3O7-x. у присутності малого градієнта температури. Описано методику виготовлення монокристалічного містка для дослідження транспортних характеристик у нормальному і надпровідному стані. Описано установку і методику резистивних досліджень, а також метод аналізу експериментальних результатів.

У третьому розділі представлені результати дослідження анізотропії транспортного критичного струму, обумовленої впливом ДМ, при орієнтації зовнішнього магнітного поля уздовж ab - площини кристала.

Для досліджень був обраний монокристал, у якому ДМ були орієнтовані під кутом 45? щодо граней монокристала. Транспортний струм протікав у ab-площині, а вектор магнітного поля Н обертали в ab – площині. Вимірювання робили в магнітному полі 15 кЭ при температурі Т = 90.3 К , меншої температури плавлення вихрової ґратки Тm @ 90.5 К. Були отримані вольт-кутові залежності U(q), з мінімумом, якій відповідав орієнтації H||ДМ. При цьому, як видно на рис. 1(а), ширина мінімуму зменшується з ростом величини струму I.

Рис. 1. (а) – Вольт-кутова характеристика, при різних струмах; (б) – залежності Jc(q), обумовлені різними рівнями спадання напруги на зразку, зазначеними на рисунку.

Визначаючи Iс за рівнем спадання напруги на зразку V = 0.5 і 1 мкВ, були отримані залежності Iс(и), які показані на рис. 1б. Екстраполюючи залежності Iс(и) до q = 0, були отримані значення критичного струму при Н||ДМ, які дорівнювали 36 і 42 мА для V = 0.5 і 1 мкВ, відповідно. Обмірювані величини Iс при Н^ДМ були рівні 1.1 і 1.2 мА. Це означає, що пінінг при орієнтації поля паралельній площині ДМ приблизно в 30 разів вище, ніж при орієнтації магнітного поля перпендикулярній ДМ.

Екстраполяція лінійних ділянок залежності Iс(и) до Iс=0 дає дві точки перетинання з віссю абсцис, що обмежують відрізок 2иcr=14?, величина якого в межах погрішності експерименту не залежить від рівня спадання напруги, при якому визначається величина Iс. Передбачається, що при кутах q < q cr реалізується зиґзаґоподібна структура вихрових ниток [2,5]. Як легко показати, залежність Iс(и) для такої структури при кутах q < q cr зводиться до співвідношення:

(1)

де і - критичні струми зразка при Н перпендикулярному і паралельному ДМ, відповідно. Інтерполяція експериментальних даних залежністю (1) показана на рис. 1.б суцільними лініями. Як видно, вона задовільно описує експериментальні результати.

Отримане значення qqcr= 7? істотно більше величини qqcr= 1.5?, отриманої Квоком [2] при аналогічній геометрії експерименту в магнітному полі 15кЭ і при Т > Тm. Це розходження ймовірно пов'язано з тепловим згладжуванням потенціалу пінінга на двійниках при температурах Т > Тm, що приводить до істотного зменшення величини qqcr.

Таким чином, представлені в третьому розділі результати показують, що при орієнтації магнітного поля в ab-площині величина критичного кута при температурах T < Tm приблизно дорівнює 7°. При цьому критичний струм в області кутів q < qcr зменшується в міру зменшення частки вихрових сегментів, захоплених двійниками.

У Четвертому розділі представлені результати експериментального дослідження анізотропії крипу магнітного потоку в монокристалі YBa2Cu3O7-x з односпрямованими двійниками при обертанні вектора Н від ab - площини до осі с при кутах aa єРH,ab > ee, де e - параметр анізотропії, коли власний пінінг не впливає на конфігураційну структуру вихрових ниток [3].

Межі двійників у вимірюваній частині містка були орієнтовані в одному напрямку, вектор транспортного струму I в ab – площині був орієнтований майже паралельно до площин ДМ, а вектор Н завжди був перпендикулярний вектору I.

Результати вимірів у слабкому магнітному полі приведені на рис. 2. Обмірювані вольт-амперні характеристики задовільно описувалися співвідношенням:

Eµµ exp[-(U/k)(IC /I)м], (2)

Рис. 2. Вольт-амперна характеристика для різних напрямків вектора магнітного поля.

Рис.3 Кутовий скейлинг ВАХ, обмірюваних у магнітному полі 0,5 кЭ і в області кутів 20° Ј a Ј 85°. На вставці показана конфігураційна структура вихрової нитки при кутах q < qcr [2,5].

у який m залежить як від величини магнітного поля, так і від напрямку вектора магнітного поля щодо кристалічних осей. Як видно на рис. 2, при кутах a>e залежності E(J) безупинно зміщаються в область великих транспортних струмів зі збільшенням кута aa. Як уже відзначалося, у похилому магнітному полі при кутах qq менших qqcr вихрові нитки мають конфігураційну структуру представлену на вставці рис. 3, так що деяка частина вихрової нитки Ltr захоплена площиною ДМ. Якщо сила пінінга сегментів Ltr при їхньому русі від площини ДМ велика, а відсутність крипу при орієнтації вектора магнітного поля H || c свідчить на користь такого припущення, то рух вихрових ниток уздовж ab - площини буде подавлено. Однак, вихри можуть рухатися уздовж осі c під дією складової сили Лоренца Fc, оскільки сила пінінга сегментів Ltr при їхньому русі уздовж осі c, тобто при русі паралельно самим собі, дорівнює нулю. При такому русі пінінг магнітного потоку визначається взаємодією з точковими дефектами, а відношення Jc/J у рівнянні (2) необхідно замінити відношенням Jc/J||. Тут J|| @@ {J[gg sinqq cr + (1 - gg)cosaa ]}, gg єT 2Lhl/(d - 2Lhl) - коефіцієнт, що визначає частку вихрових сегментів Lhl, Lhl @@ (ee a0/2Ц&pp )ln(a0/xx ) [5], і d - відстань між площинами ДМ. У магнітному полі 500 Э міжвихрова відстань a0 @@ 200 нм, довжина когерентності xx (82К) @@ 5 нм, Lhl @@ 20 нм, середня відстань між ДМ у дослідженому кристалі приблизно дорівнює 500 нм, у такий спосіб gg @@ 0,1. Думаючи gg = 0,1, qqcr = 70°° , і вважаючи, що реалізується крип невзаємодіючих вихрів, залежності E(J), обмірювані при різних кутах aa і побудовані в координатах E(J)/eeaa як функція J|| повинні лягати на універсальну криву, де . Як видно на рис. 3, залежності E(J), обмірювані в області кутів 20°° Ј_ aa < 90°° , дійсно лягають на універсальну криву.

Отриманий скейлинг вольт-амперних характеристик дозволяє зробити три висновки. По-перше, у слабких магнітних полях межі двійників деформують вихрові нитки при кутах aa іV 20°° , тобто qqcr = 70°° . По-друге, при кутах qq < qqcr реалізується конфігураційна структура вихрових ниток [2, 5]. І, по-третє, оскільки пінінг вихрових сегментів Ltr великий при їхньому русі від площини ДМ і дорівнює нулю при русі уздовж площин ДМ, то в похилих магнітних полях при кутах qq < qqcr реалізується спрямований рух вихрів уздовж площин ДМ під дією складової сили Лоренца Fc.

П'ятий розділ присвячений визначенню кутової залежності енергії активації при пластичному механізмі крипу. Вимірювання проводили на тім же містку, що й у главі 4.

У магнітному полі 5 кЭ при кутах aa іV aacr(5кЭ) @@ 30°° позитивна кривизна ВАХ, що спостерігається при великих значеннях транспортного струму в подвійних логарифмічних координатах, змінюється негативною кривизною при малих значеннях транспортного струму. При подальшому збільшенні кута aa, aa 40°° , негативна кривизна спостерігається у всьому дослідженому інтервалі транспортного струму, а крутість ВАХ зменшується з ростом кута aa.

В області негативної кривизни залежності E(J), вимірювані в магнітних полях H = 5 кЭ і H = 15 кЭ, близькі до прямих ліній, якщо їх представити в координатах log(E/J) - J1/2 рис. 4. Це означає, що експериментальні дані

Рис. 4 Вольт-амперні характеристики, представлені в координатах log/J  J1/2, при різних кутах a.

описуються співвідношенням, що передбачено для крипу дислокацій вихрових ґраток [7]:

E(J) = rr0JЧ' exp{-(Upl/kBT)[1 - (J/Jpl)1/2]} (3)

де rr0 - постійна, а Jpl – критичний струм, що відповідає рухові дислокацій вихрової ґратки. Це свідчить про реалізацію пластичного механізму крипу, обумовленому рухом дислокацій. Величину енергії активації Upl при описі ВАХ співвідношенням (4) можна визначити з наявних експериментальних залежностей E(J), якщо відомий критичний струм Jpl. Величину струму Jpl визначали шляхом екстраполяції відносини rrd/rr BS у значення рівне одиниці, де rd є dЕ/dJ і rBS – опір в'язкої течії магнітного потоку в моделі Бардина-Стефена. Підставляючи отримані значення Jpl у рівняння (3), і інтерполюючи експериментальні залежності E(J) цим рівнянням були отримані залежності Upl(aa ). Як видно на рис. 5 величина Upl зменшується з ростом кута aa.

Рис. 5 Кутові залежності енергії активації при пластичному механізмі крипу. Штрих пунктиром показана залежність Upl обумовлена співвідношенням (5) у припущенні, що Upl(H||c) = Upl(75°). Пунктиром показана залежність Uint, а суцільна крива показує залежність, обумовлену співвідношенням (6). На вставці показана напівпетля, що утворюється при пластичному механізмі крипу магнітного потоку в похилому магнітному полі.

Для одержання теоретичної кутової залежності енергії активації при пластичному крипі було розглянуте переміщення вихрового сегмента L0 на мінімальну межвихрову відстань aa @ a0ea1/2, як це показано на вставці до рис. 5. Енергію такої косокутної напівпетлі можна записати у вигляді U0(a,b) Uel де Uel = eebbee0Lв - пружна енергія вихрового сегмента Lв, що утворить кут bb з ab -площиною, – енергія вихрової нитки, l - глибина проникнення магнітного поля, А - робота необхідна для переміщення вихрового сегмента L0 на відстань aa, і eebb2cos2bb2bb )1/2. Така напівпетля стійка, якщо A ”" 2Uel і, отже, U0 ”" Uel. Мінімізація пружної енергії Uel(aa ,bb ) = eebbee0a0/[eeaa 1/2sin(aa + bb)] дає співвідношення tgaaЧ' tgbb2 між кутами aa і bb, і енергію Uel(aa ) = eeee0a0eeaa -1/2. Таким чином, кутова залежність енергії активації при пластичному крипі дається співвідношенням:

U0(aa ) = 4eeee 0a0eeaa -1/2 = U0c /eeaa 1/2 (4)

де U0c = 4eeee0a0 - енергія активації при орієнтації поля H||c рис. 5. Отримане значення енергії U0c з точністю до множника 4 збігається з попереднім теоретичним значенням U0c = eeee0a0 [7]. Енергія активації Upl(aa ), отримана з експериментальних даних, зростає зі зменшенням кута aa трохи швидше, ніж енергія обумовлена співвідношенням (4). Однієї з причин цього розходження може служити та обставина, що при висновку співвідношення (4) не було враховано взаємодію вихрових сегментів Lbb із сусідніми вихрами. Енергія цієї взаємодії в лінійному наближенні дається співвідношенням Uint ”" eeee0(u/a0)2L [3], де L ” l - ефективна довжина деформованих сегментів. Сумарна енергія активації при пластичному крипі дається виразом:

Upl(aa ) = 4Uel(aa ) + Uint(aa ) = 4eeee0[a0eeaa -1/2+ k2/4lleeaa tg2(aa +bb )] (5)

Як видно з рис. 5, ця залежність добре описує експериментальні дані.

ВИСНОВКИ.

Однією з центральних проблем фізики надпровідності є питання формування сили пінінга вихрової системи при її взаємодії з дефектами кристалічної структури ВТНП матеріалів. У даній роботі була отримана актуальна інформація про вплив двійників на силу пінінга при русі вихрової системи уздовж двійників і в площині перпендикулярній границям двійників. Вірогідність отриманих даних забезпечувалася застосуванням добре апробованих експериментальних методів, обробкою результатів у рамках адекватних теоретичних моделей, а також згодою з експериментальними результатами, отриманими іншими авторами. Основні висновки, які можна зробити на підставі отриманих даних і проведених теоретичних розрахунків можна сформулювати в такий спосіб:

1. Межі двійників впливають на конфігураційну структуру і пінінг вихрів при кутах разорієнтації qq між вектором магнітного поля і площинами двійників до 8° при орієнтації поля уздовж ab - площини і при кутах q < qcr = 70°° при відхиленні поля від осі с. Настільки сильна анізотропія критичного кута погоджується з теоретичними оцінками, та обумовлена анізотропією лінійного натягу вихрових ниток.

2. При орієнтації сили Лоренца уздовж ab - площини і при відхиленні вектора поля від площини двійників критичний струм спадає в міру зменшення частки вихрових сегментів захоплених двійниками, що погоджується з існуючими теоретичними моделями і розрахунками.

3. Якщо сила Лоренца орієнтована в площині перпендикулярній площині двійників, то при відхиленні вектора поля від площини двійників реалізується спрямований рух вихрів уздовж двійників, так що критичний струм визначається пінінгом на точкових дефектах, а величина критичного струму зменшується в міру зростання складової сили Лоренца, яка орієнтована уздовж площини меж двійників.

4. У великих магнітних полях при відхиленні вектора поля від ab – площини спостерігається перехід від пружного крипу малих вихрових зв'язок до пластичного крипу, обумовленому рухом дислокацій вихрової ґратки, що викликано розходженням кутових залежностей енергії активації для цих механізмів крипу: для пружного крипу енергія активації зростає, а для пластичного крипу вона зменшується при відхиленні вектора магнітного поля від ab – площини, що погоджується з проведеними у дисертації теоретичними розрахунками.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Оболенский М.А., Бондаренко А.В., Ревякина М.Г., Шкловский В.А.//Анизотропия критического тока при пиннинге вихрей на двойниках в монокристаллах YВa2Cu3O7-x. //СФХТ. –1994. – Г.7. –1. – C. 43-47.

2. M. A. Obolenskii, A. V. Bondarenko, V. A. Shklovskij and M. G. Revyakina. Anizotropy of the critical current due to twin planes and vortex melting in YВa2Cu3O7-x. single crystals. // ФНТ. – 1996. – 22. –№8. – P. 892-897.

3. M. G. Revyakina, M. A. Obolenskii, A. V. Bondarenko and V. A. Shklovskij. Temperature dependence and anisotropy due to twin planes of the critical current in ab-plane. // Czechoslovak journal of physics. – 1996. – v.46. – P. 1771-1772.

4. A.V. Bondarenko, M.G. Revyakina, M.A. Obolenskii, M. Pissas, G. Kallias. Anisotropy of plastic creep in YBa2Cu3O6.95 single crystals.// Phys. B. – 2000. – v.284-288. – P. 789-790.

5. M.A. Obolenskii, A.V. Bondarenko, A.A. Prodan, R.V. Vovk, M.G. Revyakina. Vortex dynamics in YBCO single crystals at high temperatures.// MSM-99. Tehran, Iran. – 1999. – P. 447 – 460.

6. А.В. Бондаренко, М.Г. Ревякина, А.А. Продан, М.А. Оболенский, Р.В. Вовк. Анизотропия крипа вихрей в монокристалле YBa2Cu3O7-x с однонаправленными границами двойников.// ФНТ. – 2001. – т.27. – №3. – С. 275 – 293.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.

1. G. Blatter, J. Rhyner, V.M. Vinokur. Vortex pinning by twin boundaries in copper oxide superconductor. // Phys. Rev. B. – 1991. – 43. – №10. – P. 7826-7830.

2. E.B. Sonin. Pinning of vorties by parallel twin boundaries in superconducting single crystals. // Phys. Rev. B48. – 1993. – P. 10487-10497.

3. Blatter G., Feigelman M.V., Geshbenbein V.B. et. al.// Vortices in high-temperature superconductors.// Rev. of Modern Phys. – 1994. - v.66. – N4. – P. 1125-1388.

4. W.K. Kwok, V. Welp, G.W. Crabtree, K.G. Vandervoort, R. Hulscher, J.L. Liu.//Direct observation of dissipativ flux motion and pinning by twin boundaries in YBa2Cu3O7-x single crystals. // Phys. Rev. Lett. – 1990. – 64. – №8. – P. 966-969.

5. W.K. Kwok, J.A. Frendrich, V.M. Vinokur, A.E. Koshelev, and G.W. Crabtree. Vortex shear modulus and lattice melting in twin boundary channels of YBa2Cu3O7-d. // Phys. Rev. Lett. –1996. – 76. – P. 4596-4599.

6. Solovjov V. F., Pan V.M., Freyhard H.C.// Anisotropic flux dynamix in single-crystalline and melt-textured Y-Ba-Cu-O.// Phys. Rev. B 50. – 1994. – P. 13724-13734.

7. Abulafia Y., Shaulov A., Wolfus Y., Prozorov R., Burlachov L., Yeshurun Y., Majer D., Zeldov E., Geshkenbein V.B., Vinokur V.M. // Plastic vortex creep in YBa2Cu3O7-x crystals.// Phys. Rev. Lett. – 1996. – 77. – P. 1596-1599.

Ревякіна М.Г. “Анізотропія критичного струму в монокристаллах YВa2Cu3O7-x, обумовлена структурою вихрових ґраток і двійниками ” – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.22 – надпровідність. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.И. Веркина НАН України, Харків, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню анізотропії критичного струму в монокристаллах YВa2Cu3O7-x, ініційованої двійниковими межами і шаруватою структурою. Обмірювано і порівнюється з теоретичним розрахунком величина анізотропії транспортного критичного струму при орієнтації зовнішнього магнітного поля в околиці площини односпрямованих двійників. Показано, що двійники впливають на конфігураційну структуру і пінінг магнітного потоку при кутах q Ј 8° при орієнтації поля в ab - площині, і при кутах qq << qqcr = 70°° при відхиленні магнітного поля від осі с.

Показано, що в сильних магнітних полях при обертанні вектора поля від ab - площини реалізується перехід від пружного механізму крипу до пластичного, що обумовлено розходженням у кутових залежностях енергії активації при реалізації пружного і пластичного механізмів крипу.

Результати дисертації можуть бути використані як для з'ясування особливостей динаміки вихрів Абрикосова, так і для створення матеріалів з високою струмонесучою здатністю.

Ключові слова: монокристаллы YBa2Cu3O7-x, анізотропія, пінінг, крип, критичний струм, вихрові ґрати, границі двійників.

Ревякина М.Г. “Анизотропия критического тока в монокристаллах YВa2Cu3O7-x, обусловленная структурой вихревой решетки и двойниками ” – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.22 – сверхпроводимость. Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена исследованию анизотропии критического тока в монокристаллах YВa2Cu3O7-x, инициированной двойниковыми границами и слоистой структурой материала. Конструкция установки позволяла получать магнитные поля до 15 кЭ и изменять ориентацию внешнего магнитного поля в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Это позволяло получать желаемую ориентацию вектора поля Н как относительно кристаллографических осей кристалла, так и относительно плоскостей двойников.

Исследования проводились транспортным методом на монокристаллах, содержащих однонаправленные двойниковые границы. Измерена и сравнивается с теоретическим расчетом величина анизотропии транспортного критического тока при ориентации внешнего магнитного поля в окрестности плоскости однонаправленных двойников. Показано, что влияние границ двойников зависит от ориентации силы Лоренца Fl по отношению к плоскости двойников. При ориентации силы Лоренца вдоль плоскости двойников критический ток уменьшается в меру уменьшения доли вихревых сегментов, захваченных двойниками. При ориентации же силы Лоренца в плоскости перпендикулярной границам двойников скорость движения магнитного потока определяется составляющей силы, ориентированной вдоль двойниковых границ. Показано, что двойники влияют на конфигурационную структуру вихревых нитей и пиннинг магнитного потока при углах q Ј 8° при ориентации поля в ab - плоскости, и при углах qq << qqcr = 70°° при отклонении магнитного поля от оси с.

Показано, что при реализации пластического механизма крипа энергия активации растет при вращении вектора магнитного поля от оси с к ab – плоскости, что согласуется с проведенными теоретическим оценками.

Основные результаты диссертации могут быть использованы как для выяснения природы сверхпроводимости, так и для создания материалов с высокой токонесущей способностью.

Ключевые слова: монокристаллы YBa2Cu3O7-x, анизотропия, пиннинг, крип, критический ток, вихревая решетка, границы двойников.

Revyakina M. G. “Anisotropy of the critical current in single crystals YBa2Cu3O7-x caused by the vortex lattice structure and twins.” — Manuscript.

Manuscript dissertation is to achieve the degree of candidate of science in physics and mathematics on speciality 01.04.22 – superconductivity. B.I. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, 2002, Ukraine.

The dissertation is based on the results of investigation of the critical current anisotropy in the single crystals YBa2Cu3O7-x initiated by the twin boundaries and the layered structure. The anisotropy of the critical transport current in the external magnetic field oriented in the vicinity of the undirected twin plane is measured and compared with theoretical calculations. It is shown that the twins affected the configurational structure and pinning of the magnetic flux at the angles и?8° for the field orientation in the ab – plane and at the angles и < иcr = 70° for the magnetic field rotating off the c – axis.

In strong magnetic fields, the rotation of the field vector off the ab – plane leads to a transition from the elastic creep to the plastic creep, that is caused by the difference in the angular dependences of the activation energy between the elastic and plastic mechanisms of creep.

The results of this dissertation can be used both to find out the features of the Abricosov vortex dynamics and to develop materials with high current-carrying capabilities.

Key words: single crystals YBa2Cu3O7-x, anisotropy pinning, creep, critical current, vortex lattice, twin boundaries.

Відповідальний за випуск – канд. фіз.-мат. наук

Константінов В. О.

Підписано до друку 1.10.2002 р.

Формат 60х90 1/16 Друк офсетний

Умовн.-др. арк. 0,90. Тираж 100 прим. Зам. № 1008

Надруковано в мінідрукарні ТОВ "Рейтинг".

М. Харків, вул. Сумська, 37.