Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO
Проведены исследования комплексной дифференциальной восприимчивости пленки YBaCuO (YBCO) и структур YBCO–SrTiO₃ (STO)–La₀.₇Ca₀.3MnO₃ (LCMO) с различной толщиной STO (0; 2; 7 nm). Обнаружены немонотонные зависимости критического тока и температуры начала диамагнитного отклика от толщины изолирующего...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2008
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70422 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO / А.И. Коссе, А.Ю. Прохоров, В.А. Хохлов, П.Н. Михеенко, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 77-80. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70422 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Коссе, А.И. Прохоров, А.Ю. Хохлов, В.А. Михеенко, П.Н. Левченко, Г.Г. 2014-11-04T18:53:08Z 2014-11-04T18:53:08Z 2008 Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO / А.И. Коссе, А.Ю. Прохоров, В.А. Хохлов, П.Н. Михеенко, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 77-80. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 74.76.Bz, 74.60.Ge https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70422 Проведены исследования комплексной дифференциальной восприимчивости пленки YBaCuO (YBCO) и структур YBCO–SrTiO₃ (STO)–La₀.₇Ca₀.3MnO₃ (LCMO) с различной толщиной STO (0; 2; 7 nm). Обнаружены немонотонные зависимости критического тока и температуры начала диамагнитного отклика от толщины изолирующего слоя. Наблюдаемое поведение определяется конкурирующим вкладом эффектов рассеивания и создания дополнительных центров пиннинга вихрей. The complex differential susceptibility of a pure YBaCuO (YBCO) film and YBCO–SrTiO₃ (STO)–La₀.₇Ca₀.3MnO₃ (LCMO) structures with different STO width (0; 2; 7 nm) is studied. Non-monotonic dependences of critical current density and temperature of diamagnetic response beginning on the insulator thickness are found. Such a behavior is determined by the competition of contributions from the dissipation effect and that of additional pinning centers creation. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO Вплив рельєфу поверхні плівки на критичний струм гетероструктур YBCO–STO–LCMO Influence of the film surface relief on critical current of heterostructures YBCO-STO-LCMO Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO |
| spellingShingle |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO Коссе, А.И. Прохоров, А.Ю. Хохлов, В.А. Михеенко, П.Н. Левченко, Г.Г. |
| title_short |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO |
| title_full |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO |
| title_fullStr |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO |
| title_full_unstemmed |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO |
| title_sort |
влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур ybco–sto–lcmo |
| author |
Коссе, А.И. Прохоров, А.Ю. Хохлов, В.А. Михеенко, П.Н. Левченко, Г.Г. |
| author_facet |
Коссе, А.И. Прохоров, А.Ю. Хохлов, В.А. Михеенко, П.Н. Левченко, Г.Г. |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика и техника высоких давлений |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив рельєфу поверхні плівки на критичний струм гетероструктур YBCO–STO–LCMO Influence of the film surface relief on critical current of heterostructures YBCO-STO-LCMO |
| description |
Проведены исследования комплексной дифференциальной восприимчивости пленки YBaCuO (YBCO) и структур YBCO–SrTiO₃ (STO)–La₀.₇Ca₀.3MnO₃ (LCMO) с различной толщиной STO (0; 2; 7 nm). Обнаружены немонотонные зависимости критического тока и температуры начала диамагнитного отклика от толщины изолирующего слоя. Наблюдаемое поведение определяется конкурирующим вкладом эффектов рассеивания и создания дополнительных центров пиннинга вихрей.
The complex differential susceptibility of a pure YBaCuO (YBCO) film and YBCO–SrTiO₃ (STO)–La₀.₇Ca₀.3MnO₃ (LCMO) structures with different STO width (0; 2; 7 nm) is studied. Non-monotonic dependences of critical current density and temperature of diamagnetic response beginning on the insulator thickness are found. Such a behavior is determined by the competition of contributions from the dissipation effect and that of additional pinning centers creation.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70422 |
| citation_txt |
Влияние рельефа поверхности пленки на критический ток гетероструктур YBCO–STO–LCMO / А.И. Коссе, А.Ю. Прохоров, В.А. Хохлов, П.Н. Михеенко, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 77-80. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kosseai vliânierelʹefapoverhnostiplenkinakritičeskiitokgeterostrukturybcostolcmo AT prohorovaû vliânierelʹefapoverhnostiplenkinakritičeskiitokgeterostrukturybcostolcmo AT hohlovva vliânierelʹefapoverhnostiplenkinakritičeskiitokgeterostrukturybcostolcmo AT miheenkopn vliânierelʹefapoverhnostiplenkinakritičeskiitokgeterostrukturybcostolcmo AT levčenkogg vliânierelʹefapoverhnostiplenkinakritičeskiitokgeterostrukturybcostolcmo AT kosseai vplivrelʹêfupoverhníplívkinakritičniistrumgeterostrukturybcostolcmo AT prohorovaû vplivrelʹêfupoverhníplívkinakritičniistrumgeterostrukturybcostolcmo AT hohlovva vplivrelʹêfupoverhníplívkinakritičniistrumgeterostrukturybcostolcmo AT miheenkopn vplivrelʹêfupoverhníplívkinakritičniistrumgeterostrukturybcostolcmo AT levčenkogg vplivrelʹêfupoverhníplívkinakritičniistrumgeterostrukturybcostolcmo AT kosseai influenceofthefilmsurfacereliefoncriticalcurrentofheterostructuresybcostolcmo AT prohorovaû influenceofthefilmsurfacereliefoncriticalcurrentofheterostructuresybcostolcmo AT hohlovva influenceofthefilmsurfacereliefoncriticalcurrentofheterostructuresybcostolcmo AT miheenkopn influenceofthefilmsurfacereliefoncriticalcurrentofheterostructuresybcostolcmo AT levčenkogg influenceofthefilmsurfacereliefoncriticalcurrentofheterostructuresybcostolcmo |
| first_indexed |
2025-11-25T23:26:40Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:26:40Z |
| _version_ |
1850580167848624128 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
77
PACS: 74.76.Bz, 74.60.Ge
А.И. Коссе1, А.Ю. Прохоров1, В.А. Хохлов1, П.Н. Михеенко2,
Г.Г. Левченко1
ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ ПЛЕНКИ НА КРИТИЧЕСКИЙ
ТОК ГЕТЕРОСТРУКТУР YBCO–STO–LCMO
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83144, Украина
2Department of Physics, The University of Birmingham, UK
Статья поступила в редакцию 30 мая 2008 года
Проведены исследования комплексной дифференциальной восприимчивости пленки
YBaCuO (YBCO) и структур YBCO–SrTiO3 (STO)–La0.7Ca0.3MnO3 (LCMO) с раз-
личной толщиной STO (0; 2; 7 nm). Обнаружены немонотонные зависимости
критического тока и температуры начала диамагнитного отклика от толщины
изолирующего слоя. Наблюдаемое поведение определяется конкурирующим вкла-
дом эффектов рассеивания и создания дополнительных центров пиннинга вихрей.
Влиянию ферромагнитного слоя (F), нанесенного непосредственно на
сверхпроводник (S) или на изолирующую прослойку (I), в последнее время
уделялось большое внимание. При этом рассматривалось три основных фак-
тора влияния ферромагнитного слоя на сверхпроводящую пленку. При непо-
средственном контакте F–S наличие в ферромагнетике сильного обменного
поля благодаря эффекту близости подавляет параметр порядка сверхпровод-
ника. При этом должна понижаться температура сверхпроводящей пленки Tc
[1,2]. В гетероструктурах F–I–S наблюдается самоиндукция квазичастиц из
сверхпроводника в ферромагнетик [3]. Благодаря большой протяженности
волновой функции куперовских пар при наличии не очень толстого изоля-
ционного слоя должно также наблюдаться понижение Tc и уменьшение плот-
ности критического тока jc [3,4]. Тонкая ферромагнитная пленка, нанесенная
на сверхпроводник, разбивается на домены. Поля рассеяния от доменной
структуры в ферромагнитной пленке способны или разрушать сверхпроводи-
мость в области порядка ширины доменной стенки, или создавать в сверхпро-
водящей пленке области, которые могут быть источниками зарождения под
доменами противоположной намагниченности пар вихрь–антивихрь [5].
С целью выяснения влияния вышеперечисленных факторов на сверхпро-
водящие свойства YBCO-пленок были проведены измерения диамагнитного
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
78
отклика четырех образцов. YBCO-пленки одновременно напыляли методом
лазерной абляции на подложки STO. Один образец YBCO оставался кон-
трольным, а на другие наносили слои изолятора STO и манганита LCMO,
являющегося ферромагнетиком и обладающего почти 100%-ной поляриза-
цией спинов.
В работе проведены измерения дифференциальной комплексной маг-
нитной восприимчивости в поле Земли при возбуждающих полях Нас в
диапазоне 5⋅10–3–0.8 Oe. Используя выражение ( ) 1.03c m acj T = H D из [6],
где Tm – температура максимума мнимой части восприимчивости, получи-
ли значения jc(0) и jc(77). Толщина слоев изучаемых гетероструктур, а так-
же результаты исследования приведены в таблице. Из таблицы видно, что в
случае отсутствия изолирующего слоя происходит понижение jc и темпе-
ратуры начала диамагнитного отклика Tonset. В образце № 3 наблюдается
повышение Tonset и рост jc.почти в два раза по сравнению с образцом № 1.
В образце № 4 jc понижается до минимального значения, а Tonset несущест-
венно увеличивается.
Таблица
Толщина слоев сверхпроводника, изолятора и ферромагнетика,
значения критического тока и температуры начала диамагнитного отклика
Tonset в исследованных гетероструктурах
Толщина, nm jc(0) jc(77)№ пленки YBCO STO LCMO 10–6 A/cm2 Tonset, K
1 100 – – 9.7 4.7 89.20
2 100 0 100 8.1 3.7 88.75
3 100 2 100 15.8 8.2 89.62
4 100 7 100 5.6 2.8 89.70
Уменьшение jc и Tonset в структуре № 2 по сравнению с пленкой чистого
YBCO можно объяснить частичным разрушением сверхпроводящих корре-
ляций обменным полем LCMO, которое велико из-за отсутствия изолирую-
щего слоя. Повышение Tonset для гетероструктур № 3 и 4 по сравнению с
пленкой чистого YBCO связано с уменьшением влияния LCMO за счет изо-
лирующего слоя. Кроме того, пленка YBCO после напыления при контакте с
воздухом частично теряет кислород. Если же на пленку нанести изолятор
STO, то такие потери отсутствуют (или резко уменьшаются) и Tс соответст-
вует тому значению, которое получается в камере напыления.
Повышение критического тока при высоких температурах в гетерострук-
туре № 3 по сравнению с пленкой чистого YBCO можно объяснить тем, что
изолирующий слой в этой структуре составляет всего 2 nm, причем он не
сплошной, а сетчатый. Это легко можно продемонстрировать с помощью
схематического изображения сечения многослойной структуры S–I–F (рису-
нок). На рельеф поверхности сверхпроводящей пленки YBCO, взятый из
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
79
Рис. Схематическое изображение сечения гетероструктуры. Темными зонами обо-
значены места отсутствия изолятора и игольчатые соприкосновения слоев YBCO и
LCMO
данных атомной силовой микроскопии, с помощью компьютерного модели-
рования нанесены слои изолятора STO и ферромагнетика LCMO. Понятно,
что уровень «сплошности» покрытия зависит как от шероховатости пленки,
так и от толщины слоя STO и условий роста. На рисунке выделены те места,
где слой изолятора практически отсутствует. Проникший через поры STO
ферромагнетик LCMO может создавать поля рассеяния достаточно малых
размеров, способные пиннинговать вихри. То есть влияние ферромагнитного
слоя сводится к двум противоположным явлениям: уменьшению энергии рас-
паривания и увеличению центров пиннинга. Похожая картина наблюдалась в
[6] при напылении на пленку Pb ферромагнитных капель диаметром 0.4 μm.
В случае, когда изолирующая прослойка между LCMO и YBCO составля-
ет 7 nm (образец № 4), слой STO уже сплошной и отсутствуют диффузия
LCMO и проникающие ферромагнитные «иглы» в пленку YBCO. В таком
случае наблюдаются непосредственное влияние обменного поля LCMO на
сверхпроводящие свойства пленки YBCO и уменьшение jc даже по сравне-
нию со структурой № 2.
Таким образом, в результате проведенных исследований с гетерострукту-
рами обнаружены немонотонные зависимости критического тока и темпера-
туры начала диамагнитного отклика от толщины изолирующего слоя в гете-
роструктурах S–I–F. Наблюдаемое поведение является следствием конку-
ренции двух механизмов: разрушения сверхпроводимости YBCO обменным
полем ферромагнетика и возникновением дополнительных центров пиннин-
га в результате проникновения ферромагнитных «игл» через сетчатый слой
изолятора в пленку YBCO.
1. B.Y. Jin, J.B. Kettorson, Adv. Phys. 38, 189 (1989).
2. Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусейнов, УФН 172, 113 (2002).
3. N.C. Yen, R.P. Vasquez, C.C. Fu, A.V. Samoilov, Y. Li, K. Vakili, Phys. Rev. B60,
10522 (1999).
4. M. Johnson, R.H. Silbce, Phys. Rev. Lett. 55, 1970 (1985); Phys. Rev. B35, 4957
(1987).
5. Ю.И. Безпятных, В. Василевский, А.И. Будин, Л.Н. Булаевский, Adv. Phys. 34,
176 (1985); ЖЭТФ 94, № 3, 256 (1988).
6. Q. Lu, C.C. Chen, A. Lozanne, Science 276, 2006 (1997).
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
80
A.I. Kosse, A.Yu. Prokhorov, V.A. Khokhlov , P.N. Mikheenko , G.G. Levchenko
INFLUENCE OF THE FILM SURFACE RELIEF ON CRITICAL CURRENT
OF HETEROSTRUCTURES YBCO-STO-LCMO
The complex differential susceptibility of a pure YBaCuO (YBCO) film and YBCO–
SrTiO3 (STO)–La0.7Ca0.3MnO3 (LCMO) structures with different STO width (0; 2; 7
nm) is studied. Non-monotonic dependences of critical current density and temperature of
diamagnetic response beginning on the insulator thickness are found. Such a behavior is
determined by the competition of contributions from the dissipation effect and that of
additional pinning centers creation.
Fig. Schematic picture of cross-section of the heterostructure. Dark areas correspond to
the sites of insulator absence and needle-shaped contacts between YBCO and LCMO layers
|