Введение к работе
Актуальность. Открытие Беднорцем и Мюллером в 1986 году высокотемпературной сверхпроводимости вызвало среди ученых настоящий бум, связанный как с громадными перспективами применения новых сверхпроводников, так и с физикой явления. Одним из широко распространенных методов исследования высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) является изучение их радиочастотных свойств. Это связано, во-первых, с практическими вопросами: разработкой методов бесконтактного тестирования, исследованием возможности применения ВТСП в сверхпроводниковой электронике; а во-вторых, с научным значением данных о магнитодинамических свойствах ВТСП, которые по физическим характеристикам сильно отличаются от традиционных "низкотемпературных" сверхпроводников. Исследование поведения ВТСП в постоянных и переменных магнитных полях может дать информацию о состоянии и движении магнитной вихревой системы, силе пиннинга, свойствах межгранульных слабых связей, которые определяют поведение сверхпроводящих керамик и поликристаллов в небольших магнитных полях. Несмотря на значительнее количество работ, многие вопросы радиочастотного и релаксационного поведения ВТСП остаются недостаточно изученными, данные часто носят противоречивый характер, трактовка результатов неоднозначна.
Целью работы является подробное экспериментальное исследование радиочастотных потерь и нелинейных эффектов в высокотемпературных сверхпроводниках во внешних магнитных полях, а также поиск физической модели, адекватно описывающей наблюдаемые явления.
Научная новизна работы. Обнаружено и детально изучено влияние размера образцов ВТСП (керамик и пленок) на магнито-зависящее поглощение высокочастотного (ВЧ) электромагнитного поля. Это
позволило измерить глубину проникновения ВЧ ПОЛЯ в ВТСП в зависимости от его частоты, а также от величины постоянного магнитного поля и температуры в диапазоне от 77 К до Тс= 90 К. Обнаружен и исследован нелинейный эффект влияния магнитной модуляции на высокочастотное поглощение в различных материалах ВТСП. Установлены зависимости этого эффекта от частоты и амплитуды модуляции в широком диапазоне магнитных полей и температур. Разработана единая модель, объясняющая наблюдаемые эффекты как в высокочастотном (10* + 107Гц), таки в сверхвысокочастотном (СВЧ, 1010Гц) диапазонах.
Практическая ценность работы. Показано, что измерение ВЧ и СВЧ поглощения в ВТСП дает существенную информацию о распределении и движении магнитного потока, слабых связях, значениях энергии пиннинга и плотности критического тока в исследуемых образцах. На этой основе предложены бесконтактные способы диагностики объемных и пленочных ВТСП-материалов. Кроме того, исследованные в работе характеристики - в первую очередь, потери на ВЧ и СВЧ - позволяют определить условия применимости ВТСП в приборах сверхпроводниковой электроники и найти оптимальный режим их работы.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Установлена зависимость высокочастотного поглощения ВТСП керамик и керамических пленок от размера образца, что позволило объяснить наличие максимумов поглощения совпадением размера образца с глубиной проникновения ВЧ поля. Последняя вблизи критической температуры определяется по законам скин-слоя для резистивного материала с эффективным удельным сопротивлением, зависящим от параметра Н/(ТС-Т)3/2.
-
В керамиках, пленках и некоторых кристаллах ВТСП на основе У и ВІ обнаружен и исследован нелинейный эффект, выражающийся в
юсте ВЧ потерь .с увеличением скорости изменения внешнего іагнитного поля. Установлена связь этого отклика с диссипативными жранирующими токами в ВТСП.
3. Установлено, что в магнитных полях Но= 100 э происходит
зезкое ослабление гистерезисного сигнала модулированного СВЧ
гаглощения в керамических ВТСП за счет подавления межгранульных
слабых связей. При вхождении поля в сверхпроводящие гранулы эффект
восстанавливается.
4. Дано теоретическое описание нелинейных модуляционных
эффектов в ВЧ и СВЧ поглощении ВТСП на основе модели неоднородной
зреды, содержащей сверхпроводящие контура с джозефсоновскими
слабыми связями.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных земинарах ИРЭ АН СССР, ФИАН СССР, ИФТТ АН СССР, ФТМ им. Иоффе АН ЗССР (С.-Петербург), МПАН УССР (Киев), на III Всесоюзном Совещании ю высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков 1991), XI Всесоюзной школе по магнитному резонансу (Алушта 1989), XII Всесоюзной школе по магнитному резонансу (Кунгур 1991).
Публикации. По данным работы опубликовано 7 статей и 2 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из зведення, і--х глав, заключения и списка литературы из 105" наименований. Общий объем работы \к% страниц, в том числе 44 рисунка.
