Микроволновый импеданс пленок высокотемпературного сверхпроводника YBa₂Cu₃O₇-d в магнитном поле

Abstract

Измерены температурные, полевые и мощностные (амплитудные) зависимости поверхностного импеданса квазимонокристаллических пленок YBa₂Cu₃O₇-d, полученных магнетронным распылением на сапфировые подложки с буферным подслоем CeO₂. Измерения, проведенные с использованием методики копланарного резонатора на частоте 5,25 ГГц в слабом постоянном магнитном поле 0 < B < 12 мTл в интервале температур 13 К < T < 80 К, позволили получить зависимости поверхностного сопротивления и глубины проникновения от температуры и величины магнитного поля, а также выделить вклад абрикосовских вихрей в величину импеданса. Отдельно исследованы случаи замороженного магнитного поля и охлаждения в нулевом поле с последующим его включением при температурах ниже критической. Обнаружено существенное различие в поведении высокочастотного отклика вихрей в этих двух случаях. Линейный отклик вихрей рассмотрен в рамках теории Коффи–Клема и Брандта, нелинейный — в рамках модели критического состояния.

Виміряно температурні, польові і потужні (амплітудні) залежності поверхневого імпедансу квазімонокристалічних плівок YBa₂Cu₃O₇-d, отриманих магнетронним розпиленням на сапфірові підкладки з буферним підшаром CeO₂. Виміри, які проведено з використанням методики копланарного резонатора на частоті 5,25 ГГц у слабкому постійному магнітному полі 0< B <12 мTл в інтервалі температур 13 К < T < 80 К, дозволили одержати залежності поверхневого опору і глибини проникнення від температури і величини магнітного поля, а також виділити внесок абрикосовських вихорів у величину імпедансу. Окремо досліджено випадки замороженого магнітного поля і охолодження у нульовому полі з наступним його включенням при температурах нижче критичної. Виявлено істотне розходження в поведінці високочастотного відгуку вихорів у цих двох випадках. Лінійний відгук вихорів розглянуто у рамках теорії Коффі–Клема та Брандта, нелінійний — у рамках моделі критичного стану.

The temperature, ac- and dc-field dependences of microwave surface impedance in superconducting perfect single-crystalline YBa₂Cu₃O₇-d films obtained by magnetron deposition on sapphire substrates buffered by CeO2, were measured by the coplanar resonator technique at frequency 5,25 GHz in the presence of applied weak dc magnetic field 0 < B < 12 mT. The microwave measurements were performed within a temperature range 13 < T < 80 K allowed us to obtain temperature and dc magnetic field dependences of surface resistance and penetration depth and to distinguish the contribution of oscillating Abrikosov vortices to the microwave response of the film. Besides, two kinds of experiments were performed in applied dc magnetic field B namely: field cooled and zero field cooled measurements. The experiments revealed a significant difference between microwave vortex responses for FC and ZFC regimes. The linear vortex response is discussed on the basis of Coffey–Clem’s and Brandt’s phenomenological theories of ac vortex response, the nonlinear one — on the basis of the critical-state theory.