9.3. Взаимодействие вихрей. Решетка вихрей.

1. Вначале определим, какие сверхпроводники являются СП 2-го рода.

В теории (Г-Л+Абрикосов) вводится параметр Г-Л:

=/.

Критерий сверхпроводимости 2 рода:

<1/2 СП 1-го рода,

>1/2 СП 2-го рода.

В соединении А15 Nb₃Ge =30-40! В ВТСП соединениях 100-200!

Откуда эти соотношения? Н_с2=2Н_с (Абрикосов). Но в СП 2-го рода Н_с2>H_c, т.е. 2Н_с>H_c или >1/2.

2. Вихри – это круговые токи. Они не сливаются: выгодно иметь максимальную площадь поверхности (отрицательная поверхностная энергия).

3. Вихри (токи!) взаимодействуют друг с другом и отталкиваются друг от друга (эквивалент 0).

4. Образуется решетка вихрей, треугольная выгоднее всего (хотя анизотропия кристаллической решетки влияет и может сделать выгодной квадратную вихревую решетку). Наблюдение – метод декорирования. Из полученных таким методом данных видно, что легко подсчитать число вихрей на единице площади и определить квант потока Ф_о=Ф/N, где Ф - поток на единице площади. Хорошее совпадение с другими экспериментами.

9.4. Кривая намагничивания сверхпроводников 2-го рода.

1. Различие 1-го и 2-го рода видно особенно наглядно.

2. Стержень, Носи, n_M=0. Кривые:

При Н=Н_с1 входит 1-ый вихрь. Начинается проникновение поля в СП, М – уменьшается.

При Н=Н_с2 появляется сопротивление R0. Т.е. у СП 2-го рода есть нижнее и верхнее критические поля.

Итак, магнитное поле Н, при котором в образец входит первый вихрь, называется нижним (или первым) критическим полем Н_с1. Магнитное поле Н, при котором появляется сопротивление R0, называется верхним (или вторым) критическим полем Н_с2. В поле Н_с2 вихри «сидят» плотно, Н_с2Ф_о/². В СП 2-го рода Н_c1<H_c<H_c2.

3. Может быть (А15, ВТСП):

Н_с1<<H_c

Н_с2>>H_c.

Nb₃Ge Н_с2(0)400 кЭ – гигантское поле.

ВТСП Н_с2(0)=2 - 10 МЭ! Нельзя померить.

4. Кривая В(Н):

9.5. Фазовая диаграмма сверхпроводимости 2-го рода.

Это для обратимых (равновесных) кривых.

Пример In_0.96Bi_0.04 (Т_с=4.2К):

H_c2(0)=1200Э, H_c(0)=500Э, H_c1(0)=300Э.

9.6. Барьер Бина-Левингстона или уточнение понятия Нс1.

Поле Н_с1 – это поле, при котором вихрю становится энергетически выгодно войти в сверхпроводник. Но вихрь входит в сверхпроводник через границу. Так вот при наличии идеальной границы первый вихрь еще не может этого сделать. На такой границе существует барьер Бина-Левингстона. Т.е. первый вихрь на самом деле входит в СП-к не при Н_с1, а при поле Н=Н_s>H_c1. Это так называемое поле Бина-Левингстона. Вот что это такое.

1) В поле Н<H_c1:

Энергия вихря всюду в сверхпроводнике больше нуля. Появление вихря энергетически не выгодно.

2) В поле Н=H_c1:

Энергия вихря внутри СП-ка равна нулю (или даже слегка отрицательна). Появление вихря внутри СП-ка возможно (и выгодно). Однако вблизи границы есть энергетический барьер (а вихрь входит в СП-к извне).

3) В поле Н_c1<H<H_s:

Энергия вихря внутри СП-ка отрицательна. Появление вихря внутри СП-ка энергетически выгодно. Однако вблизи границы все еще есть энергетический барьер.

4) Наконец, в поле H>H_s:

H_s – поле Бина-Левингстона. Это поле, когда исчезает поверхностный барьер, и вихри свободно могут входить в СП-к.

О днако на границе может быть дефект. Барьер тогда в этом месте ослаблен. Т.е. в этом случае вихрь может «просочиться» и при Н=Н_с1<H_s.