9.7. «Промежуточное» состояние в сверхпроводниках 2-го рода.

Возможно ли? В чистом (классическом) смысле – нет. Поскольку в СП-2 Н_с1<H_c, раньше начнут проникать вихри в СП. Поэтому достичь поля H>H_c в каких-то точках образца (на сфере – на экваторе) без вихрей нельзя.

Но возможен другой тип промежуточного состояния, когда коэффициент размагничивания n_M0 (сфера – экватор). В точках с повышенным значением Н=Н_эфН_средн может быть сделано Н_эфН_с1. А среднее поле Н_средн<H_c1. Т.е. образец разобьется на домены с вихрями и без вихрей. Т.е. будут сосуществовать 2 фазы – Мейснеровская (без вихрей) и Шубниковская (с вихрями).

Тоже возникнет своеобразная граница, тоже интересные явления.

Лекция 14

9.7. Поверхностная сверхпроводимость.

Очень интересное явление наблюдается в сверхпроводниках 2-го рода.

Эксперимент: Нповерхности, смотрим I_c(H).

Т.е. СП-сть существует в полях Н>H_c2. И при этом R=0!

Условия: поверхность образца гладкая (нет дефектов), контакт с диэлектриком (вакуумом). Теория и эксперимент показывают: Н_с3=1.69Н_с2.

Поле Н_с3 называют полем образования поверхностных зародышей сверхпроводимости.

Объяснение (теория Сан Жама и Де Жена):

Важна именно роль поверхности. Поле Н_с2 – это поле разрушения сверхпроводимости формально бесконечного СП-ка, когда не учитывается роль поверхности. При Н=Н_с2 вихри забивают своими «корами» весь СП-к. Кроме тонкого слоя на поверхности! Его толщина порядка . Туда вихрь не влезает.

Помните, в очень тонких пленках (d) H_c растет, т.к. поле проникает в них. Поэтому энергия, связанная с выталкиванием поля, в них уменьшается и энергия S-состояния остается меньше энергии N-состояния до более высоких полей.

Примерно то же происходит и здесь при Н_с2. Вихрь не может поместиться в этом тонком слое d~. А поле-то проникло. Поэтому и нужна дополнительная сила, т.е. дополнительное поле, чтобы подавить сверхпроводимость этого тонкого слоя.

Теория дала Н_с3=1.69Н_с2, эксперимент подтвердил.

Де Жен, стр. 199.

Это состояние СП-ка примерно то же самое, что и безвихревое состояние тонких СП пленок. Другое объяснение (другой подход) (Г.Ф.Жарков, на основе решений уравнения Г.-Л.):

Поведение параметра порядка (щели, концентрации «СП» электронов) в СП-ке в магнитных полях.

Здесь H₁<H₂<H₃<H_c2<H_c. При Н=Н_с3 полностью исчезает СП состояние.

Еще другой подход:

Это предельно тонкая пленка d~. Поле в нее почти полностью проникло. И для этого состояния СП-ка G_s(H)=G_s(0)+H²/8, где <<1. Но Т<T_c, G_s(0)<G_n(0), и СП-к не переходит в N-состояние в этом поле. Надо поле существенно более высокое, чтобы подавить S-состояние этого тонкого слоя.

В еличина Н_с3 зависит от угла между Н и поверхностью:

Проверка явления: покрыть поверхность нормальным металлом. Явление должно исчезнуть.

9.8. Сравнение магнитных свойств сверхпроводников 1-го и 2-го рода.

Фактически все основные данные для ответа на этот вопрос я вам уже приводил. Подробно вопрос освещается в книге Савицкий и др. «Сверхпроводящие соединения переходных металлов, …», 1976 г.

Что надо сравнивать (бегло):

1. Поведение СП характеристик и магнитного поля на границе S- и N-фаз.

СП 1-ого рода (>):

СП 2-го рода (<):

2. М(Н). Идеальный образец. Неидеальный образец. Рассматривали ранее.

3. Зависимость В(Н) – аналогично.

4. М(Н) и В(Н) с учетом фактора размагничивания n_M (для шара).

1 род, шар, n_M=1/3.

1 род, шар, n_M=1/3.

Для 2-го рода – предлагаем читателю подумать самостоятельно.