Особенности физических свойств

Batlogg B.J. et al., J. of Supercond., 1997, N.10, P.583.

sup.org

Особенности сверхпроводящих свойств

Важнейшие фундаментальные характеристики ВТСП-фаз естественным образом определяются особенностями их кристаллической структуры, рассмотренной выше. Синтез фаз с необходимой кристаллографической структурой и получение Т_с выше температур кипения жидкого азота в настоящее время не представляет собой особой проблемы в большинстве известных случаев. Напротив, достижение высоких значений других сверхпроводящих параметров (критического тока J_c и его устойчивости во внешнем магнитном поле J_c(B)) на реальных материалах сталкивается с огромными трудностями, вызванными целым рядом причин. Так, переход от металлических СП к керамическим решал проблему повышения Т_с и вместе с тем создавал проблему резкого ухудшения критических токов. С физической точки зрения это вызвано аномально низким значением длины когерентности оксидных сверхпроводников по сравнению с низкотемпературными интерметаллидными сверхпроводниками. Если последние имеют длину когерентности до 2 нм,то в ВТСП длина когерентности не превышает 0.2 нм. Как следствие, в поликристаллическом состоянии физическая граница раздела кристаллитов в металлических СП соизмерима с длиной когерентности и создаёт эффективные центры пиннинга магнитных вихрей, повышая критический ток.В химических же сверхпроводниках, напротив, транспорт сверхпроводящего тока в существенной степени лимитируется процессами, происходящими на границах зерен, и поэтому к состоянию границы между кристаллитами предъявляют самые строгие требования. Ситуация осложняется тем, что в силу специфической слоистой структуры практически все ВТСП-фазы обладают очень высокой кристаллографической анизотропией физических свойств, что приводит к необходимости создания определенной упорядоченной структуры (текстуры) поликристаллического материала.

Кроме того, ВТСП являются сверхпроводниками второго рода, то есть во внешнем магнитном поле они могут находиться в смешанном состоянии, когда магнитный поток частично проникает в сверхпроводник в виде так называемых абрикосовских вихрей. Повышение устойчивости этой вихревой решетки, как правило, достигается путем создания дополнительных центров пиннинга - микрообластей, характеризующихся различной величиной энергии захвата и фиксации абрикосовских вихрей. Считается,что каждый такой центр должен представлять собой некоторое нарушение структуры сверхпроводника, которое по размерам сопоставимо с длиной когерентности. Поскольку практическое использование ВТСП в сильнотоковой технике требует не только больших значений плотности криттока, но и их высокой устойчивости во внешних магнитных полях, то реализация этих параметров оказывается принципиально невозможной без создания эффективных центров пиннинга.