10.4. Центры пиннинга.

1. Включения (выделения) N-фазы.

Картина:

2. Кластеры примесей, особенно ферромагнитных.

3. Выделения второй СП фазы с меньшими Т_с, Н_с,…

4. Дислокации.

5. Дефекты (в частности, вызванные облучением энергичными частицами).

6. Границы кристаллитов.

И т.д.

Наилучший пиннинг при размерах дефекта d~. Исследование пиннинга вихрей – целое направление в сверхпроводимости.

10.5. Сила пиннинга. Критток для сп-2.

Итак, мы знаем, что такое пиннинг вихрей = зацепление (pin– иголка, пришпиливать) за неоднородности. Знаем, какие бывают центры пиннинга.

Что же такое критток в сверхпроводниках с центрами пиннинга?

1. Вихри закреплены на центрах пиннинга. Увеличиваем транспортный ток I, при этом растет сила ЛоренцаF_л=(1/с)[IH], действующая со стороны тока на вихри (здесь Н – магнитное поле вихря).

2. Говорят, что вихри удерживает на центрах пиннинга сила пиннинга F_p.

3. Когда сила Лоренца сравнивается с силой пиннинга, вихрь срывается с того центра, что его удерживает. Т.е. F_л=F_pпри срыве вихря. При срыве вихря появляются потери, т.е. напряжение, т.е. сопротивление электрическому току. Это и есть критток в СП-2 с центрами пиннинга. Кстати, это метод измерения силы пиннинга.

4. Таким образом, критток в сверхпроводниках второго рода зависит не только от СП характеристик, но и от свойств материала (например, от периода упорядоченных примесей).

10.6. Зависимость Ic(h). «Пик-эффект».

1. Типичная зависимость I_c(H) в сверхпроводниках второго рода:

При отжиге уменьшается количество дефектов – центров пиннинга.

2. Интересный эффект наблюдается иногда в СП-2 с центрами пиннинга.

Объяснение: с ростом Н растет плотность вихрей, т.е. уменьшается расстояние между ними. И может найтись такой интервал полей, когда решетка вихрейудачно согласуется с распределением центров пиннинга (поэтому эффект не всегда). Всю решетку труднее сорвать с этих центров, т.е. нужна больше сила, т.е. ток.

10.7. Движение магнитного потока в сп 2-го рода.

1. Сопротивление течение потока.

1) СП 2-го рода. Зависимость VотI. ПолеH_c1<H<H_c2. Поле НI.

2) При I>I_cсопротивлениеR<<R_n. СопротивлениеRназываетсясопротивлением течения потока.Вихри срываются с центров пиннинга и начинают двигаться. Возникают потери энергии, т.е.V, т.е.R, но меньшеR_n(наклон прямой).

При I>I_cвихрями поток переносится, отсюда название –течение потока.

3) Влияние Н.

Здесь Н_с2>H₃>H₂>H₁>H_c1. Смешанное состояние.

Т.е. сопротивление течения потока растет с Ни стремится кR_n, когда Н приближается к Н_с2.

2. «Крип» (ползучесть потока.

Интересный эксперимент:

Пусть СП кольцо в смешанном состоянии, но вихри закреплены на центрах пиннинга. Течет ток I<I_c. Оказывается, что токIзатухает, хотя регулярного движения вихрей нет.

Объяснение явления: Вихри хаотично срываются с центров пиннинга (из своих потенциальных ям) из-за возможности получать энергию от теплового движения. Сорвавшись, вихрь перескакивает на новый центр пиннинга. Это явление называется «крип», т.е. ползучесть потока. Активационный механизм срыва. Скорость «крипа» растет с ростом Т. В ВТСП наблюдают уменьшение намагниченности со временем. Т.е. вихри, сорвавшись, вообще уходят из образца.

3. Скачки потока.

Наблюдаются в СП соленоидах. Вредны, т.к. вызывают нагрев и могут вызвать переход в N-состояние. Суть – срыв значительного количества вихрей. Вызвать этот процесс может и механическое колебание, растрескивание изоляции. Поэтому в современных СП соленоидах применяют различные меры стабилизации, многожильные провода и др.