Границы устойчивости вихревого состояния в монокристалле YBaCuO

Abstract

Определен интервал значений внешнего поля H, в котором существует смешанное состояние с заданной индукцией B в монокристалле высокотемпературного сверхпроводника YBa₂Cu₃Ox для случая H⊥c. Для этой цели в интервале температур 70-84 К изучены полевые зависимости вклада mn в динамическую магнитную проницаемость m¢c от индуцированного слабым переменным полем колебательного движения вихрей, который в поле H испытывает гистерезисное поведение. Показано, что природа гистерезиса μv(H) может быть объяснена в терминах взаимодействия вихревой решетки с поверхностью и обусловлена существованием гистерезиса B(H) вследствие проявления поверхностного барьера. Петли гистерезиса гистерезиса μv(H), соответствующие разным температурам, описываются универсальной зависимостью в приведенных координатах. Проведенные оценки, а также сравнение теории с экспериментом выявили сильное подавление поверхностного барьера в реальном монокристалле YBaCuO по сравнению с ожидаемым для идеальной поверхности. В результате нижняя ветвь гистерезиса μv(H), соответствующая увеличению поля H, оказывается близкой к равновесной зависимости μv(H), а поверхностный барьер существенно влияет лишь на поведение μv(H) в процессе уменьшения поля, т.е. на выход вихрей из сверхпроводника.

Визначено інтервал значень зовнішнього поля Н, в якому існує змішаний стан з заданою індукцією В в монокристалі високотемпературного надпровідника YBa₂Cu₃Ox для випадку H⊥c. З цією метою в інтервалі температур 70-84 К вивчено польові залежності вкладу μv(H) в динамічну магнітну проникність μv(H) від індукованого слабким змінним полем коливального руху вихорів, який в полі Н зазнає гістерезисну поведінку. Показано, що природа гістерезиса μv(H) може бути пояснена в термінах взаємодії вихорової гратки з поверхнею і обумовлена існуванням гістерезиса B(H) внаслідок виявлення поверхневого бар’єра. Петлі гістерезиса μv(H) які відповідають різним температурам, описуються універсальною залежністю у зведених координатах. Зроблені оцінки, а також порівняння теорії з експериментом виявили сильне пригнічення поверхневого бар’єра у реальному монокристалі YBaCuO в порівнянні з очикуємим для ідеальної поверхні. Внаслідок цього нижня гілка гістерезиса μv(H), яка відповідає збільшенню поля Н, стає близькою до рівноважної залежності μv(H), а поверхневий бар’єр істотно впливає лише на поведінку μv(H) у процесі зменшення поля, тобто на вихід вихорів із надпровідника.

The range of applied magnetic field H corresponding to the stability of mixed state with a fixed magnetic induction B is determined for a high-Tc superconducting YBa₂Cu₃Ox single crystal for H⊥c-axis. For this purpose, the field dependences of the contribution μv to the dynamic magnetic permeability μ′ac are analyzed for the hysteresis loops μv(H) in the temperature range from 70 to 84 K. It is shown that the μv(H) hysteresis can be interpreted in terms of the interaction between the vortex lattice and the surface and is associated with the B(H) hysteresis as a manifestation of the Bean–Livingston surface barrier. As a result, the μv(H) hysteresis loops corresponding to different temperatures can be described by a universal curve in dimensionless coordinates. The obtained estimates and the available experimental data reveal a significant suppression of the surface barrier in actual YBaCuO single crystals as compared to the barrier predicted for a perfect surface. The lower branch of the μv(H) hysteresis loop, which corresponds to increasing H, is found to be close to the equilibrium μv(H) curve, and the surface barrier appreciably affects the behavior of μv(H) only for decreasing field, i.e., the emergence of magnetic vortices from the sample surface.