HTSC cuprate films doped with nanoparticles and their electrodynamics, determined by Abrikosov vortices

Abstract

This paper presents the results of a comprehensive study of the relationship of the structural and electrodynamic characteristics of quasi-single-crystal films of the HTSC cuprate YBa2Cu3O7−δ (YBCO) with various concentrations (several mass percent) of nanosize inclusions of the perovskitelike phase of BaZrO3 (BZO). High-resolution electron microscopy is used to investigate the nanostructure of the fabricated films and to determine the main types of defects that cause strong pinning of Abrikosov vortices and, accordingly, large critical current densities. The results of theoretically modelling the genesis of the defect nanostructure that appears in such films and its influence on the critical current are presented. The magnetic and transport properties of HTSC films made from YBCO(BZO) have been experimentally studied. The temperature, magnetic-field, and magnetic-orientation dependences of the critical current density of the test films are found. The results of an experimental investigation of the high-frequency properties of YBZO(BZO) films—the surface microwave impedance of the films in the linear and nonlinear regimes—are also given. The experimental results are discussed, and the influence of the nanostructure of the impurity phase on the electrodynamic characteristics of the HTSC films is analyzed.

Improvement of microwave characteristics for high-T c superconductor (YBCO) films by ion irradiation treatment

“…The last term on the r.h.s. of equation ( 9) just describes the increase in the linear response range due to the incorporated strong vortex pinning site, as was discussed above, and agrees with the experimental results of the present work and also those of the previous works [27,28].…”

“…We assume that the observed residual increase in the linearity range for the surface impedance is related to the appearance of additional radiation defects, which serve as strong vortex pinning sites and prevent the penetration of microwave-induced vortices into the film through its edges. A similar effect was observed previously for YBCO films with radiation-induced defects [27] and implanted dielectric nanoparticles [28]. Here, we suggest a simple model that can explain (at least qualitatively) this mechanism of linearity improvement.…”

Angular Dependence of Linear Microwave Response of Thin Superconducting Films of Yttrium–Barium Cuprate in Mixed State

“…Дослідження транспортних властивостей цих матеріялів показало, що значення критичного струму визначається початком руху вихорів Абрикосова, а єдиною можливістю збільшення цього важливого для практичних застосувань параметра є створення ефективних центрів пінінга (з глибокими потенціальними ямами) у вигляді повздовжніх нанодефектів структури (дислокацій) для утримання вихорів. Для цього, наприклад, при осадженні тонких КУТОВА ЗАЛЕЖНІСТЬ ЛІНІЙНОГО МІКРОХВИЛЬОВОГО ВІДГУКУ YBCO-плівок у роботі [3,4] додавали домішки CeO2, що сприяло збільшенню густини дислокацій та покращенню критичних параметрів на постійному струмі та в надвисокочастотному діапазоні.…”

“…4. Відмінність результатів експерименту від теоретичної залежності за орієнтацій магнетного поля, близьких до перпендикулярних відносно поверхні плівки, може свідчити про наявність корельованого пінінгу вихорів вздовж вісі с завдяки с-орієнтованим дислокаціям у досліджуваних плівках YBCO, нанострижнів діелектричної фази в матриці плівки [4] та/або приповерхневих дефектів [26,27].…”

Mathematical modeling of current-voltage characteristics of high-temperature superconductors with fractal boundaries of normal phase clusters

“…Учёт влияния фрактальности различных структур на их свойства, в т. ч. в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) [3], позволяет строить модели явлений, которые в значительной степени обусловлены топологией перколирующего фрактального множества. ВТСП начинают применяться в промышленных масштабах, поэтому актуальным остаётся вопрос о повышении их критического тока, что, в свою очередь, связывается с необъяснёнными явлениями в ВТСП, накладывающими сильные ограничения на их дальнейшее внедрение [4][5][6].…”