Гистерезис магнитных свойств и линия необратимости в слоистых сверхпроводниках Bi₂Sr₂CaCu₂Oy

Abstract

Проведены измерения линии необратимости в монокристаллах Bi₂Sr₂CaCu₂Oy тремя экспериментальными методами: с помощью измерений намагниченности на постоянном токе, микроволнового поглощения и регистрации гармоник в высокочастотном отклике сверхпроводника. Обнаружено, что положение линии необратимости на магнитной фазовой диаграмме существенно зависит от метода и частоты измерения. Анализ результатов показал, что несовпадение линий необратимости связано как с различием механизмов гистерезиса магнитных свойств, так и с разными масштабами времени измерения. Показано, что при низких температурах положение линии необратимости определяется той величиной скорости крипа вихрей, которая является предельной для данного метода регистрации, а при высоких температурах — временем преодоления поверхностного барьера двумерными вихрями. Сделан вывод, что линия необратимости является динамическим фазовым переходом. Получены первые экспериментальные свидетельства наличия поверхностного барьера для 2D вихрей.

Проведенo вимірювання лінії необоротності у монокристалах Bi₂Sr₂CaCu₂Oy трьома експериментальними методами: за допомогою вимірювань намагниіченості на постійному струмі, мікрохвильового поглинання та реєстрації гармонік у високочастотному відгуку надпровідника. Виявлено, що положення лінії необоротності на магнітній фазовій діаграмі суттєво залежить від методу та частоти вимірювання. Аналіз результатів виявив, що розбіжність ліній необоротност і пов’язано як з розходженням механізмів гістерезису магнітних властивостей, так і з різними масштабами часу вимірювання. Показано, що при низьких температурах положення лінії необоротності визначається тією величиною швидкості крипу вихорів, яка є граничною для даного методу реєстрації, а при високих температурах — часом подолання поверхневого бар’єра двовимірними вихорами. Зроблено висновок, що лінія необоротності є динамічним фазовим переходом. Одержано перші експериментальні свідчення наявності поверхневого бар’єра для 2D вихорів.

The irreversibility line in Bi₂Sr₂CaCu₂Oy single crystals is measured by three experimental methods: by measuring magnetization at direct current, by measuring microwave absorption and by registering harmonics in a high-frequency response of the superconductor. It is found that the irreversibility line position in the magnetic phase diagram depends essentially on measuring method and frequency. The analysis of the results suggests that the noncoincidence of the irreversibility line positions may be due to the difference in the hysteresis mechanisms of magnetic properties and that in the scales of measurement time. It is shown that the irreversibility line position at low temperatures is determined by the vortex creep rate which is limiting for this method of registering, and at high temperatures — by the time of overcoming the surface barrier by 2D vortices. It can be concluded that the irreversibility line is a dynamic phase transition. The first experimental evidence for the existance of the surface barrier for 2D vortices is obtained.