JOURNAL DE PHYSIQUE IV Colloque 3, Au Journal de Physique 111, volume 6, avril 1996 de supplkment Études statistiques de l'anisotropie du mécanisme goupillant dans YBaCuO Films déposés sur les substrats polycristallins de YSZ 0. Sarrhini, J. Baixeras et A. Kreisler ~ l ~ u e de Laboratoire de Gknie de la communauté européenne t r i DES Universitks Paris 6 et Paris 11, URA 127 le CNRS, SUPELEC, Plateau de Moulon, 91192 Gifsur Yvette Cedex, France Abstrait. Nous avons étudié les caractéristiques IV et le comportement de la densité de courant critique de Y B un ~ 3 de 2 C 0 ~ 7. films, préparés par la pulvérisation, à différentes valeurs de champ magnétique appliqué et de la température. Le supraconducteur a été déposé sur Zr02 polycristallin (8 moles de % de Y2O3). Les caractéristiques IV ont été obtenues en employant un short technique de mesure d'impulsion courante afin d'éviter des phénomènes de chauffage. Nous avons employé un modèle théorique à décrivez les caractéristiques IV, basées sur un traitement statistique du mouvement des vortexes dans goupiller arbitraire potentiel. Sans compter que la détermination de la densité de courant critique Jc, ce modèle laisse caractériser goupiller emplacements par une fonction donnant leur distribution énergique. De cette façon nous avons pu faire une distinction claire entre intrinsèque et extrinsèque goupillant dans Y pulvérisé B un ~ 3 de 2 C 0 ~ 7. films. 1. INTRODUCTION Une caractéristique commune des supraconducteurs haut-Comité technique est d'exhiber supraconducteur fortement anisotrope propriétés dues à leur structure posée. Tachiki et Takahashi ont proposé un modèle théorique pour qualité intrinsèque goupillant et dérivée la dépendance de la densité de courant critique Jc en fonction du direction du champ magnétique respectif aux haches cristallographiques [l]. Ce modèle est basé sur modulation du paramètre supraconducteur d'ordre dû à l'alternance généralement admise de fort couches supraconductrices telles que les avions Cu02 et couches supraconductrices faibles telles que des chaînes de CuO et Avions de BaO, dans YBa2Cu307-x. La plupart des résultats expérimentaux rapportés sont conformes plutôt bien à ceux prévu pour ce modèle goupillant intrinsèque [Z]. On le sait que les échantillons mono-cristallins de bonne qualité fournissez les investigations détaillées sur l'anisotropie. Par conséquent un nombre important d'études ont déjà été exécuté sur les films mono-cristallins [3, 41 mais là a seulement été relativement peu d'investigations sur anisotropie en films polycristallins [5]. Le but de ce document est de présent des investigations détaillées sur les caractéristiques IV et de transporter critique densité de courant Jc dans Y mince B un ~ C u 3 0 7 - ~ films déposés sur le substrat Zr02 polycristallin. Les résultats sont décrit par un modèle statistique qui fournit une étude qualitative de l'anisotropie de goupiller mécanisme dans les médias granulaires que qui il est parfois difficile conduisent une description élémentaire de phénomènes impliqués. 2. PROCÉDÉ EXPÉRIMENTAL Pour la détermination les mesures terminales de dc des quatre courants et conventionnels critiques sont souvent compliqué par le chauffage ohmique aux contacts résistifs entre le supraconducteur et les fils courants. En effet la chaleur peut répandre dans l'échantillon causant une instabilité thermique significative et menant à l'mesuré valeur de la densité de courant critique beaucoup plus petite que la réelle. Afin d'éviter tels des problèmes, un système courant pulsé ont été développés, qui permet la mesure fiable du critique densité de courant. L'article a édité en ligne par les sciences d'informatique et disponible chez http://dx.doi.org/10.1051/jp4:1996348 C3-316 JOURNAL DE PHYSIQUE IV L'appareil utilisé pour la détermination du courant critique et d'IV des caractéristiques est montré dedans le schéma 1. Pour assurer une bonne qualité de contact électrique, 50 fils d'or de diamètre de P.M. étaient par ultrasons métallisé sur des contacts d'Au s'est évaporé sur le film. Le courant a été fourni par un courant programmable source (Keithely Inst., model 220), sous forme d'impulsions simples de l'amplitude maximum I, et durée 6z (10 à Mme 20). La tension apparaissant entre les contacts de tension a été mesurée par un programmable oscilloscope numérique après avoir été amplifié par (DB 100) un amplificateur à faible bruit à gain élevé de tension. Si les effets thermiques constituent un problème majeur dans des mesures conventionnelles de C.C, la méthode simple d'impulsion est très sensible au bruit électrique en raison de la grande largeur de bande de l'oscilloscope. Par conséquent dedans l'ordre pour réduire ces derniers ébruitent des effets, nous ont appliqué les techniques habituelles laissant obtenir un acceptable niveau de bruit. En particulier, nous avons protégé et avons tordu tous les fils de tension et avons fondu ceci protégeant à la plate-forme du cryostat. Le préamplificateur à faible bruit a été placé aussi près à l'échantillon comme possible à réduisez la tension induite sur l'entrée d'amplificateur. Nous avons également interposé un filtre passe-bas entre amplificateur et l'oscilloscope afin de réduire au minimum le bruit de haute fréquence. Comme le bruit détecté était essentiellement aléatoire, la fréquence du pouls était fixe à 0.5 hertz et les mesures ont été ramenées à une moyenne au-dessus de plus que 30 impulsions courantes identiques aux mêmes valeurs fixes de J, de T et de H. Le niveau de bruit en résultant de tension pour les mesures rapportées plus tard en ce document étaient environ 30 nanovolt. Des formes d'onde typiques d'impulsion de tension sont montrées sur le schéma 2. Une première coupure d'environ 0.5 Mme dans la durée est généralement observé, qui peut être positif ou négatif. Une telle coupure résulte probablement du l'inductance d'individu de la boucle a formé par l'échantillon et la tension sentant des fils. Puis la tension augmentations jusqu'à sa valeur normale avec un temps de montée résultant du filtre. Afin d'éliminer ces derniers le filtrage des effets, la valeur mesurée de tension a été défini comme moyenne au-dessus d'environ 50 points entre flèches suivant les indications du schéma 2. Le film granulaire étudié ici a été pulvérisé sur un substrat ZrO2 polycristallin de la surface 10 x 3 mm2 [6]. L'épaisseur de film comme déterminée à l'aide d'un profilomètre était 6000 A. La transition la température obtenue à partir de la transition résistive dans le champ magnétique zéro est Tc=85 K. Le rayon X le diagramme de diffraction prouve que ce film a l'orientation fortement prédominante de c-axe parallèle à la normale du film. - - scilloscope Courant source Filtre de RC La température commande Spécimen Le schéma 1 : Représentation schématique du système courant pulsé pour la détermination des caractéristiques IV. - 0, 2 F . . . . ' ; . . . j . . ' ; . . . ' ; . . . , , . . 4 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 Temps (Mme) Le schéma 2 : Forme typique de l'impulsion de tension à travers un échantillon comme réponse à l'impulsion courante. Intervalle de temps entre les flèches indique la durée réelle de mesure. 3. MODÈLE STATISTIQUE Notre modèle [7] permet l'analyse du régime d'écoulement de flux dans contenir de supraconducteur structural déserte quoi que leur nature. À cette fin nous effectuons un traitement statistique du mouvement du vortexes agissant l'un sur l'autre avec ces défauts. Nous considérons le cas dans lequel le champ magnétique est toujours la perpendiculaire au courant de transport mais peut être parallèle ou perpendiculaire au c-axe. Pour un centre goupillant particulier, dès que la densité de courant locale dépassera la densité de courant critique, le vortex qui est au commencement goupillé, peut se bouger librement. Au cours de son mouvement, le vortex peut se réunir les autres défauts et, selon la profondeur du potentiel bien, lui peuvent (ou ne pouvez pas) être goupillés jusqu'aux gens du pays la densité de courant atteint la densité de courant critique correspondante. Ce comportement peut être décrit facilement en définissant les densités de courant critiques locales j, (ij) correspondance aux différentes forces goupillantes. Ces densités de courant critiques doivent être comparées au densité de courant locale de transport j (2) afin de savoir si le vortex est goupillé ou se déplace avec vitesse ; tellement un obtient : et Ainsi après avoir laissé le centre goupillant, situé à ? , et satisfaisant la relation (2), le vortex se déplacera jusqu'à ce qu'il trouve un centre goupillant satisfaire la relation (1). En d'autres termes, en raison de la diversité du les puits potentiels, quelques vortexes peuvent se déplacer tandis que d'autres restent goupillés. Il doit être souligné cela les mouvements des vortexes sont corrélés par les interactions électromagnétiques. Pour la géométrie simple considérée ici (le courant est perpendiculaire au champ magnétique) et supposant que la densité de courant de transport J est uniforme à l'intérieur de l'échantillon, l'Eq. description du mouvement d'un " de vortex ; i" ; peut être écrit comme : qVLi = JQo - Fpi = (J - Jci) Qo, avec le > de J ; Jci (3) Ici Fpi est la force goupillante exercée sur le " de vortex ; i" ; , qui peut être associé à un courant critique densité Jci. V L ~ est la vitesse du vortex et le rl est le coefficient de viscosité assumé pour être le même pour tous les vortexes. L'induction magnétique dans le supraconducteur est nQo de B= où n est la densité des vortexes par unité perpendiculaire de secteur au champ magnétique ; pour une densité de courant de transport J, seulement une fraction n, du total la densité n des vortexes se déplacent, de sorte que l'expression de la puissance absorbée par volume unitaire puisse être écrite comme : De plus, le champ électrique dans l'échantillon produit par cette dissipation est : Afin de caractériser la propagation statistique de goupiller des forces, on peut présenter une distribution fonction des densités de courant critiques f (Jci) de sorte que : donc le champ électrique peut b
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