własności magnetyczne mokrych nadprzewodników
DESCRIPTION
Kazimierz Dolny’05. Własności magnetyczne mokrych nadprzewodników. B. Andrzejewski Instytut Fizyki Molekularnej, Polskiej Akademii Nauk Poznań. Kazimierz Dolny’05. WSPÓŁPRACA. Wydzia ł Fizyki Teoretycznej Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego , Katowice - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Własności magnetyczne Własności magnetyczne mokrych mokrych
nadprzewodnikównadprzewodników
B. AndrzejewskiB. AndrzejewskiInstytut Fizyki Molekularnej, Instytut Fizyki Molekularnej,
Polskiej Akademii NaukPolskiej Akademii Nauk
PoznańPoznań
Kazimierz Dolny’05
WSPÓŁPRACA
M. M. MierzejewskiMierzejewskiM. M. MaśkaM. M. Maśka
T. KlimczukT. Klimczuk
J. R. CavaJ. R. CavaM. L. FooM. L. Foo
WydziaWydział ł Fizyki Teoretycznej Fizyki Teoretycznej Instytut Fizyki Uniwersytetu Instytut Fizyki Uniwersytetu ŚląskiegoŚląskiego, Katowice, Katowice
Wydział Fizyki Technicznej i Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska, GdańskPolitechnika Gdańska, Gdańsk
Wydział Chemii, Wydział Chemii, Uniwersytet w PrincetonUniwersytet w PrincetonUSAUSA
Kazimierz Dolny’05
PLAN mokre nadprzewodniki górne pole krytyczne Hc2 a parowanie
trypletowe dolne pole krytyczne Hc1 - anomalne
zachowanie linia nieodwracalności prądy krytyczne wnioski
PLAN
Kazimierz Dolny’05
Kazimierz Dolny’05
mokre nadprzewodniki
6 6 marca marca 20032003K. Takada, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi, F. Izumi, R.A. Dilanian, T. K. Takada, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi, F. Izumi, R.A. Dilanian, T. SasakiSasakiNature, 422 (2003) 53Nature, 422 (2003) 53
płaszczyzny Co-O - elektrycznie aktywne
płaszczyzny Na – rezerwuar ładunku
trójkątna sieć jonów Co w płaszczyźnie Co-O
T. Klimczuk, X Szkoła, 2004T. Klimczuk, X Szkoła, 2004
Kazimierz Dolny’05
mokre nadprzewodniki
silne zmiany stałej c – konsekwencje dla budowy kryształów i ziaren
Na0.7CoO2
c=10.88Å
Na0.3CoO2
c=11.2Å
Na0.3CoO21.3H2
O c=19.6Å
Na0.3CoO20.6H2
O c=13.8Å
Kazimierz Dolny’05
mokre nadprzewodniki
proszek
otwór uformowany w płaszczyźnie ab przez heksagonalne ziarna
dwa ziarna połączone przez złącze (Josephsona?)
nadprzewodzące ziarna
Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. Togano, Applied Phys. Lett., 84 (2004) 559
Kazimierz Dolny’05
mokre nadprzewodniki
dwa kwazi-kryształy
Na0.35CoO2·1.3H2O
pofałdowana struktura
warstwowa
domeny heksagonalne w płaszczyźnie ab
kwazi-kryształ
Superconducting Properties under Magnetic Field in Na0.35CoO2·1.3H2O Single CrystalT. Sasaki, P. Badica, N. Yoneyama, K. Yamada, K. Togano, N. Kobayashi, cond-mat/0402355
Kazimierz Dolny’05
górne pole krytyczne Hc2
Possible singlet to triplet pairing transition in NaxCoO2yH2O M. Maśka, M. Mierzejewski, B. Andrzejewski, M.L. Foo, R.J. Cava, T. Klimczuk; PRB 70 (2004) 144516
parowanie trypletowe !
przejście singlet tryplet
czy parowanie trypletowe istnieje?
Kazimierz Dolny’05
górne pole krytyczne Hc2
NIE! (pomiary transportowe)
Superconducting Properties under Magnetic Field in Na0.35CoO2·1.3H2O Single CrystalT. Sasaki, P. Badica, N. Yoneyama, K. Yamada, K. Togano, N. Kobayashicond-mat/0402355
Kazimierz Dolny’05
górne pole krytyczne Hc2
Variation of Specific Heat with x and y in NaxCoO2yH2O/D2OR. Jin, B.C. Sales, S. Li, D. Mandruscond-mat/0410517
TAK! (pomiary ciepła właściwego)
dolne pole krytyczne Hc1
Kazimierz Dolny’05
Evidence of large anisotropy in the magnetization of Na0.35CoO2·1.3H2O quasi-single-crystal superconductors P. Badica et al. cond-mat/0402235
proszek kwazi-kryształ
Unconventional upper- and lower-critical fields and normal-state magnetic susceptibilityof the superconducting compound Na0.35CoO2·1.3H2O H. Sakurai et al. PRB 68 (2003) 132507
Hc1(T)=Hc1(0)(1-(T/Tc)2)
Kazimierz Dolny’05
dolne pole krytyczne Hc1
dwie metody – dwa wyniki
Kazimierz Dolny’05
dolne pole krytyczne Hc1
stos nadprzewodzących i normalnych(izolujących) płaszczyzn S-N-S(S-I-S)efekty bliskości
The first critical field Hc1, and the
penetration depth in dirty superconducing S/N multilayers A.A. Golubov V.M. Krasnov, Physica C 196 (1992) 177
22
NN
SNS
SSc1
SNSc1
dd
dd
HHS-N-S
S-I-Sdd
HH SSc1
SISc1
Kazimierz Dolny’05
dolne pole krytyczne Hc1
NdN/SdS: 1) 0 (S-I-S)2) 23) 54) 105) 100
Kazimierz Dolny’05
linia nieodwracalności
Hirr
M
H
wyznaczanie linii nieodwracalnościna podstawie szerokości histerezy
kryteria:=5·10-4 emu/g
1·10-3 emu/g2·10-3 emu/g
Kazimierz Dolny’05
linia nieodwracalności
dopasowanie
ncirrirr 10 TTHTH
Kazimierz Dolny’05
linia nieodwracalności
[emu/g]
0 1e-3 2e-3 3e-3
n
0
1
2
3
4
[emu/g]
0 1e-3 2e-3 3e-3
n
0
1
2
3
4
wpływ kryterium na wartość wykładnika n
n≈1.4
n=1.5 odpowiada linii nieodwracalności typu Almeida-Thouless’a
obserwowana w silnie zbliźniaczonych kryształach HTS lub próbkach polikrystalicznych
Kazimierz Dolny’05
linia nieodwracalności
proszek kwazi-kryształ
Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. ToganoApplied Phys. Lett., 84 (2004) 559
Evidence of large anisotropy in the magnetization of Na0.35CoO2·1.3H2O quasi-single-crystal superconductors P. Badica et al. cond-mat/0402235
n=3.4
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
M
M
H
model Bean’a
rM
J
30c
model Bean’a zawodzi w przypadku próbek niejednorodnych
S
SR
r
jak wyznaczyć r i Jc
?
rJc
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
metoda Angadi’ego
H
r
-2Jc
H
Jc
Jc
r2Jc
rt
Non-destructive determination of the current-carrying length scale in superconducting crystals and thin films M.A. Angadi, A.D. Caplin, J.R. Laverty, Z.X. ShenPhysica C 177 (1991) 479
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
metoda Angadi’ego
m
H
m∞
dm/dH
218
ln
tr
32 dH
dmr
dHdmm
tJ c
23
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
metoda Angadi’ego niejednorodnych (granularnych) cienkich warstw
r1
r2
N dysków
218
ln 11
tr
dHdm
rfr 2
221
1
dHdmm
tJ c
11 2
3
f=
2
2
1
rr
Nf f≈0.9 dla sieci trójkątnej
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
metoda Angadi’ego dla niejednorodnych (granularnych) próbek 3D
F
?1 r
dHdmm
tJ c
11 2
3
3
2
1
rr
Nf
r1
r2
N dysków
321
2 dHdm
fr
218
ln 11
tr
f≈0.74 gęste upakowanie
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
H [A/m]
-2e+4 -1e+4 0 1e+4 2e+4
m [
Am
2 ]
-6e-6
-4e-6
-2e-6
0
2e-6
4e-6
6e-6
T=2.25 K
H [A/m]
-2e+4 -1e+4 0 1e+4 2e+4
m [
Am
2 ]
-6e-6
-4e-6
-2e-6
0
2e-6
4e-6
6e-6
T=2.25 K
pomiary prądów krytycznych metodą Angadi’ego
z badań mikroskopowych;
r≈2.75 m
t≈0.7 m
≈2.95
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
wyniki uzyskane metodą Angadi’ego
Jc(2.0K,5mT)=2105 A/cm2
Kazimierz Dolny’05
prądy krytyczne
Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. ToganoApplied Phys. Lett., 84 (2004) 559
szacowanie prądów krytycznych na podstawie modelu Bean’a
Jc(1.9K,0T)=5104 A/cm2
Kazimierz Dolny’05
wnioski
• w mokrych nadprzewodnikach istnieje parowanie trypletowe (pierwsze potwierdzenia)
• dolne pole krytyczne Hc1(T) „mokrych nadprzewodników” wykazuje dodatnią krzywiznę (efekt bliskości ?)
• linia nieodwracalności Hirr(T) opisywana jest zależnością Almeida-Thouless’a i leży poniżej wartości charakterystycznych dla HTSC
• gęstość prądów krytycznych mierzona metodą Angadie’go wynosi Jc(2.0K; 5mT)≈2·105 A/cm2