Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние несколько десятилетий интенсивно изучаются свойства сверхпроводников во внешнем магнитном поле. Важность этих исследований определяется не только практической, прикладной стороной (создание сверхсильных магнитов, сквидов, разного рода радиотехнических приборов и т.д.), но и фундаментальным значением в понимании самого явления сверхпроводимости.
С момента.открытия высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) [1] значение этих исследований многократно увеличилось [2.3], поскольку новые материалы, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью, проявляют принципиально новые свойства, не присущие низкотемпературным сверхпроводникам. В ВТСП вихревая структура магнитного потока во внешнем магнитном поле имеет, в отличие от низкотемпературных сверхпроводников, большое разнообразие, вызванное сильной анизотропией многих физических свойств и слоистостью этих материалов. [4,5].
Перспективными для целенаправленного изучения сверхпроводящих свойств ВТСП оказались динамические методы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) [6] и ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [7]. В последнее время широко используется также метод ЭПР-пробы, заключающийся в извлечении информации о распределении магнитного поля внутри сверхпроводника из формы сигнала ЭПР от парамагнитного слоя, нанесенного на его поверхность [8,9]. Для надежной интерпретации формы линии магнитного резонанса в сверхпроводнике наряду с однородной шириной, определяемой динамикой взаимодействия системы спинов с другими степенями свободы кристалла и между собой, необходимо учитывать неоднородность локального магнитного поля в сверхпроводнике (т.е. неоднородігую ширину линии магнитного резонанса). Кроме того, необходимо учитывать особенности проникновения переменного СВЧ-поля в сверхпроводник (скин-эффект). Последнее обстоятельство означает, что методами ЭПР и ЯМР оказывается доступной для исследования приграничная область сверхпроводника. Обычно при исследовании вихревой решетки методами ЯМР используют распределение
магнитного поля, которое образуется в толще массивного сверхпроводника, полагая, что неоднородность локального магнитною поля одинакова как в глубине сверхпроводника, так и на его поверхности.
Однако, как показано в работах [10,11], пространственное распределение магнитного поля в сверхпроводнике вблизи его поверхности существенно отличается от распределения магнитного поля в глубине сверхпроводника (в приповерхностной области сверхпроводника появляются, в частности, поперечные компоненты локального магнитного поля). Эти изменения происходят в узкой приповерхностной области как внутри, так и вне сверхпроводника на расстоянии порядка L от поверхности сверхпроводника (L- период вихревой решетки), так что для корректного расчета формы линии ЯМР в сверхпроводнике (и ЭПР - в методе ЭПР-пробы на поверхности сверхпроводника) необходимо учитывать изменения неоднородности локального магнитного поля в приповерхностной области сверхпроводника. В работе [12] проведен расчет формы линии ЯМР для частного случая, когда внешнее магнитное поле направлено перпендикулярно поверхности сверхпроводника, и показано, что учет поверхностных эффектов существенно изменяет параметры линии ЯМР.
Как уже отмечалось, все ВТСП проявляют сильноанизотропные свойства, так что становится достаточно актуальной задача о корректном расчете формы линии ЯМР в сверхпроводнике и ЭПР в экспериментах ЭПР-пробы на поверхности анизотропного сверхпроводника в магнитных полях, наклонных по отношению к поверхности и кристаллографическим осям сверхпроводника с учетом реального распределения локального магнитного поля и особенностей проникновения переменного СВЧ-поля в приповерхностной области сверхпроводника.
Целью, работы является исследование распределения локального магнитного поля в приповерхностной области анизотропного сверхпроводника и анализ формы линии магнитного резонанса с учетом поверхностных эффектов в наклонных магнитных полях.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих оригинальных результатах:
- получены аналитические формулы для Фурье-компонент локального магнитного поля вихревой решетки Абрикосова анизотропного
сверхпроводника в наклонных магнитных полях как внутри, так и вне сверхпроводника;
проведен расчет функции распределения локального магнитного поля в зависимости от расстояния до поверхности сверхпроводника и от угла между направлением внешнего магнитного поля и осью симметрии одноосного сверхпроводника для различных случаев ориентации поверхности сверхпроводника по отношению к кристаллографическим осям сверхпроводника;
определена форма линии ЯМР в анизотропном сверхпроводнике в наклонных магнитных полях; проведен сравнительный анализ формы линии ЯМР с учетом и без учета поверхностных эффектов; показано, что учет поверхностных эффектов существенно меняет параметры линии магнитного резонанса;
проведен расчет формы линии ЭПР в экспериментах ЭПР-пробы на поверхности сверхпроводника в тонкой ~Х/2 (Х-лондоновская глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник) парамагнитной пленке в наклонных магнитных полях.
Научная н практическая ценность диссертационнй работы состоит в том, что полученные в ней результаты важны для понимания характера проникновения магнитного поля в анизотропный сверхпроводник и могут быть использованы для интерпретации экспериментальных результатов ЯМР и n+SR в сверхпроводниках и ЭПР-пробы на поверхности сверхпроводника (в частности, в ВТСП).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на семинарах кафедры теоретической физики и на ежегодных итоговых научных конференциях Казанского государственного университета (Казань.1996,1997,1998гг.), международных конференциях "Геометризация физики" II и III (Казань, 1996,1997гг.), II и III Республиканских научных конференциях молодых ученых и специалистов (Казань 1996,1997гг), молодежной научной конференции "Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений" (Казань, 1997г.).
Публикации. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 91 наименования. Диссертация содержит 122 страницы и 32 рисунка.
