Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te
В полупроводниковых сплавах (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te с содержанием свинца z = 0,3; 0,4, соответствующим максимальным параметрам сверхпроводящего перехода, изучены магнитополевые зависимости намагниченности m(H) в диапазоне температур T = 2–300 К и магнитных полей Н ≤ 30 кЭ. Для образца (Pb₀,₄Sn₀,₆)₀...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2019
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175894 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te / Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 219-224. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-175894 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1758942021-02-03T01:30:04Z Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te Михайлин, Н.Ю. Шамшур, Д.В. Волков, М.П. Черняев, А.В. Парфеньев, Р.В. Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) В полупроводниковых сплавах (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te с содержанием свинца z = 0,3; 0,4, соответствующим максимальным параметрам сверхпроводящего перехода, изучены магнитополевые зависимости намагниченности m(H) в диапазоне температур T = 2–300 К и магнитных полей Н ≤ 30 кЭ. Для образца (Pb₀,₄Sn₀,₆)₀,₈₄In₀,₁₆Te критическая температура Тс ≈ 3,8 К и критическое магнитное поле Нс2 = 22 кЭ (Т = = 2 К). При Т < Тс на гистерезисной зависимости m(H) в полях вблизи Нс2 наблюдается второй максимум — пик-эффект, величина которого при Т = 2 К в образце с z = 0,4 достигает ~ 15% от величины первого максимума, связанного с переходом от мейсснеровского состояния к смешанному. С увеличением температуры положение максимума пик-эффекта относительно Hc2 практически не изменяется, его величина уменьшается, и при Т > 3 К пик-эффект не наблюдается. На основании полученных данных обсуждается возможная природа пик-эффекта, обнаруженного в (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te, z = 0,3 и 0,4. Рассматриваются модели, основанные на анализе системы центров пиннинга в материале и динамики вихревой структуры при изменении внешних параметров. У напівпровідникових сплавах (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te з вмістом свинцю z = 0,3; 0,4, що відповідає максимальним параметрам надпровідного переходу, вивчено магнітнопольові залежності намагніченості m(H) в діапазоні температур Т = 2–300 К та магнітних полів Н ≤ 30 кЕ. Для зразка (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te критична температура Тс ≈ 3,8 К та критичне магнітне поле Нс2 = 22 кЕ (Т = 2 К). При Т < Тс на гістерезисній залежності m(H) в полях поблизу Нс2 спостерігається другий максимум — пік-ефект, величина якого при Т = 2 К в зразку з z = 0,4 досягає ~ 15% від величини першого максимуму, пов'язаного з переходом від мейсснерівського стану до змішаного. Зі збільшенням температури положення максимуму пік-ефекту щодо Hc2 практично не змінюється, його величина зменшується, і при Т > 3 К пік-ефект не спостерігається. На основі отриманих даних обговорюється можлива природа пік-ефекту, виявленого в (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te, z = 0,3 та 0,4. Розглядаються моделі, побудовані на аналізі системи центрів піннінга в матеріалі та динаміки вихорової структури при зміні зовнішніх параметрів. Magnetic field dependences of magnetization of semiconducting solid solution (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te were studied in temperature range 2–300 K and in fields up to 30 kOe. Solutions with highest critical parameters of superconducting transition z = 0.3, 0.4 were chosen. In (Pb₀,₄Sn₀,₆)₀,₈₄In₀,₁₆Te material critical temperature Тс ≈ 3.8 K and critical magnetic field Нс2 = 22 kOe (Т = 2 K). Secondary maximum (or peak-effect) was observed in m(H) dependences at Т < Тс and in fields close to Нс2. Secondary peak height at T = 2 K in z = 0.4 sample is up to 15% of the height of the first maximum, caused by the transition from Meissner state to mixed state. Secondary peak position relative to Hc2 does not change with temperature increase, but its height decreases and at T > 3 K peak-effect can’t be observed. Origins of the peak-effect in (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te, z = 0.3 и 0.4, is discussed based on obtained data. Models based on analysis of pinning centers system in the material and vortex structure dynamics with changing external parameters are considered. 2019 Article Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te / Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 219-224. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. 0132-6414 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175894 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) |
| spellingShingle |
Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Михайлин, Н.Ю. Шамшур, Д.В. Волков, М.П. Черняев, А.В. Парфеньев, Р.В. Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te Физика низких температур |
| description |
В полупроводниковых сплавах (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te с содержанием свинца z = 0,3; 0,4, соответствующим
максимальным параметрам сверхпроводящего перехода, изучены магнитополевые зависимости намагниченности m(H) в диапазоне температур T = 2–300 К и магнитных полей Н ≤ 30 кЭ. Для образца
(Pb₀,₄Sn₀,₆)₀,₈₄In₀,₁₆Te критическая температура Тс ≈ 3,8 К и критическое магнитное поле Нс2 = 22 кЭ (Т =
= 2 К). При Т < Тс на гистерезисной зависимости m(H) в полях вблизи Нс2 наблюдается второй максимум —
пик-эффект, величина которого при Т = 2 К в образце с z = 0,4 достигает ~ 15% от величины первого максимума, связанного с переходом от мейсснеровского состояния к смешанному. С увеличением температуры
положение максимума пик-эффекта относительно Hc2 практически не изменяется, его величина уменьшается, и при Т > 3 К пик-эффект не наблюдается. На основании полученных данных обсуждается возможная
природа пик-эффекта, обнаруженного в (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te, z = 0,3 и 0,4. Рассматриваются модели, основанные на анализе системы центров пиннинга в материале и динамики вихревой структуры при изменении
внешних параметров. |
| format |
Article |
| author |
Михайлин, Н.Ю. Шамшур, Д.В. Волков, М.П. Черняев, А.В. Парфеньев, Р.В. |
| author_facet |
Михайлин, Н.Ю. Шамшур, Д.В. Волков, М.П. Черняев, А.В. Парфеньев, Р.В. |
| author_sort |
Михайлин, Н.Ю. |
| title |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te |
| title_short |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te |
| title_full |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te |
| title_fullStr |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te |
| title_full_unstemmed |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te |
| title_sort |
пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (pbzsn₁–z)₀,₈₄in₀,₁₆te |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2019 |
| topic_facet |
Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175894 |
| citation_txt |
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn₁–z)₀,₈₄In₀,₁₆Te / Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 219-224. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT mihajlinnû pikéffektvnamagničennostisverhprovodâŝegosoedineniâpbzsn1z084in016te AT šamšurdv pikéffektvnamagničennostisverhprovodâŝegosoedineniâpbzsn1z084in016te AT volkovmp pikéffektvnamagničennostisverhprovodâŝegosoedineniâpbzsn1z084in016te AT černâevav pikéffektvnamagničennostisverhprovodâŝegosoedineniâpbzsn1z084in016te AT parfenʹevrv pikéffektvnamagničennostisverhprovodâŝegosoedineniâpbzsn1z084in016te |
| first_indexed |
2025-07-15T13:32:44Z |
| last_indexed |
2025-07-15T13:32:44Z |
| _version_ |
1837720001069449216 |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2, c. 219–224
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего
соединения (PbzSn1–z)0,84In0,16Te
Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Политехническая, 26, г. Санкт-Петербург, 194021, Россия
E-mail: mikhailin.nik@gmail.com
Статья поступила в редакцию 11 октября 2018 г., опубликована онлайн 20 декабря 2018 г.
В полупроводниковых сплавах (PbzSn1–z)0,84In0,16Te с содержанием свинца z = 0,3; 0,4, соответствующим
максимальным параметрам сверхпроводящего перехода, изучены магнитополевые зависимости намагни-
ченности m(H) в диапазоне температур T = 2–300 К и магнитных полей Н ≤ 30 кЭ. Для образца
(Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te критическая температура Тс ≈ 3,8 К и критическое магнитное поле Нс2 = 22 кЭ (Т =
= 2 К). При Т < Тс на гистерезисной зависимости m(H) в полях вблизи Нс2 наблюдается второй максимум —
пик-эффект, величина которого при Т = 2 К в образце с z = 0,4 достигает ~ 15% от величины первого мак-
симума, связанного с переходом от мейсснеровского состояния к смешанному. С увеличением температуры
положение максимума пик-эффекта относительно Hc2 практически не изменяется, его величина уменьшает-
ся, и при Т > 3 К пик-эффект не наблюдается. На основании полученных данных обсуждается возможная
природа пик-эффекта, обнаруженного в (PbzSn1–z)0,84In0,16Te, z = 0,3 и 0,4. Рассматриваются модели, осно-
ванные на анализе системы центров пиннинга в материале и динамики вихревой структуры при изменении
внешних параметров.
Ключевые слова: сверхпроводимость, магнетизм.
Твердые растворы на основе теллуридов свинца и
олова при введении в них индия характеризуются ря-
дом необычных физических свойств, таких как долго-
временные релаксационные процессы при низкой тем-
пературе [1], стабилизация уровня Ферми зонных
носителей в пределах уровня квазилокальных примес-
ных состояний In, резонансное рассеяние зонных носи-
телей заряда на уровне Ферми [2]. В (PbzSn1–z)1–хInхTe
с z < 0,7 и x > 0,025 был обнаружен переход в сверх-
проводящее (СП) состояние с высокой для полупро-
водниковых соединений критической температурой
Tc ≤ 4,2 К в максимуме колоколообразной зависимости
от содержания свинца в твердом растворе [3] (рис. 1).
PbTe и SnTe образуют непрерывный ряд твердых рас-
творов, ширина запрещенной зоны Eg соединений
PbzSn1–zTe линейно меняется с составом от прямого зон-
ного спектра в PbTe до обратного расположения термов
(L6+, L6–) в SnTe (z = 0), проходя точку инверсии (Eg = 0)
при z = 0,65. Валентная зона PbzSn1–zTe имеет сложную
структуру: на фоне L-валентной зоны (L-ВЗ) расположен
дополнительный экстремумом в Σ-точке зоны Бриллю-
эна (зона тяжелых дырок) с высокой плотностью состоя-
ний (Σ-ВЗ). В соединениях PbSnTe:In с z < 0,65 при кон-
центрации индия NIn, превышающей концентрацию
электрически активных собственных дефектов, уровень
Ферми (EF) фиксируется энергетическим положением
Рис. 1. Зависимость критической температуры сверхпрово-
дящего перехода Тс в объемных поликристаллических образ-
цах (PbzSn1–z)1–xInxTe с различной концентрацией индия х
(указано возле соответствующей зависимости) от концентра-
ции свинца z в твердом растворе [3]. Стрелками отмечены
материалы, изученные в настоящей работе.
© Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев, 2019
Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев
уровня EIn на фоне сплошного спектра валентных зон
L-ВЗ (и Σ-ВЗ при увеличении концентрации In). При
вхождении EIn в Σ-ВЗ возникает резонансное рассеяние
зонных дырок на квазилокальных состояниях In, приво-
дящее к размытию уровня EIn в полосу примесных со-
стояний и образованию гибридизованных зонно-при-
месных состояний. Установлено, что при расположении
EF в пределах пика плотности состояний примесной
полосы In наблюдается увеличение критических пара-
метров СП перехода [3] на порядок по сравнению с со-
единениями PbzSn1–zTe и SnTe без In [4]. Электрические
свойства твердых растворов в широком диапазоне со-
ставов, в том числе в условиях гидростатического сжа-
тия, изучены в работах [3,5–10]. Было показано, что
при относительно высоком содержании Pb z > 0,65 и
содержании In x = 0,16 реализуется диэлектрическое
состояние [8], тогда как при z < 0,65 — сверхпроводя-
щее состояние.
В последнее время системы (PbzSn1–z)1–хInхTe и
Sn1–xInxTe привлекают внимание в связи с возможной
реализацией в них состояния топологического кри-
сталлического изолятора [11–17]. В этих работах ис-
следовались как поликристаллические образцы, так и
монокристаллы Sn1–xInxTe и (PbzSn1–z)1–хInхTe, в том
числе с высоким содержанием индия х ≤ 0,5. В работе
[17] построена фазовая диаграмма PbTe–SnTe–InTe, на
которой выделены СП и диэлектрическая области и
показаны пределы растворимости In в Sn1–xInxTe и
(PbzSn1–z)1–хInхTe и подробно изучен переход СП–
диэлектрик в широкой области составов. Объемный
характер сверхпроводимости в твердых растворах под-
тверждается измерениями теплоемкости [12,13], в этих
работах наблюдался пик теплоемкости при температу-
рах, близких к Tc, полученной как из электрических,
так и магнитных измерений.
В табл. 1 приведены критические параметры
сверхпроводящего перехода для образцов системы
Pb–Sn–In–Te, полученные при измерениях как на мо-
нокристаллических, так и поликристаллических образ-
цах в работах [3,5–10]. Наблюдается хорошее соответ-
ствие сверхпроводящих параметров для образцов
близкого состава по свинцу и индию.
Несмотря на большое количество работ, посвящен-
ных исследованию сверхпроводящих свойств системы
(PbzSn1–z)1–хInхTe, о наблюдении пик-эффекта в m(H) в
этой системе ранее не сообщалось.
В настоящей работе изучались температурные и
магнитополевые зависимости магнитного момента
m(T,H) в поликристаллах (PbzSn1–z)1–хInхTe. Образцы
(PbzSn1–z)1–хInхTe с фиксированным содержанием In
(х = 0,16) разного состава (z = 0,3 и 0,4) изготавлива-
лись по металлокерамической технологии, подробно
описанной в работе [8], с заключительным гомогени-
зирующим отжигом при Т = 660 °С в течение 200 ч,
позволяющим добиваться однородности по составу и
уровню легирования. Характерный размер зерна в об-
разцах составлял ≈ 100 мкм. Рентгеноспектральный
микроанализ не обнаружил следов второй фазы в иссле-
дованных образцах. Измерения температурных и магни-
тополевых зависимостей намагниченности m(T,H) изу-
ченных образцов (PbzSn1–z)1–xInxTe проводились на
установке QD PPMS-14 с использованием вибрационно-
го магнитометра в диапазоне температур от 300 до 2 К
и в магнитных полях до 3 Тл.
Таблица 1. Электрическое сопротивление ρN (непосредственно перед СП переходом) и параметры СП перехода Тс и Hc2(0)
(критическое магнитное поле, экстраполированное к T = 0 К) в (PbzSn1–z)1–хInхTe, метод измерения (электрический R(T) или
магнитный M(T)), тип образцов — поликристаллические (P) или монокристаллические (M)
z (Pb) x (In) ρN, мОм⋅см Tc, К Hc2(0), кЭ Метод измерения Образец Литература
0 0,05 1,4 M [13]
0 0,08 1,9 R(T) P [15]
0 0,10 0,78 1,7–2,1 R(T), M(T) P, M [11]
0 0,15 2,4–2,8 M(T) P, M [11]
0 0,40 4,55 1,42 M(T) M [12]
0 0,40 4,70 1,59 M(T) P [14]
0,3 0,16 0,52 3,9 27 R(T) P [3]
0,3 0,16 ≈3,6 22 M(H) P Настоящая работа
0,4 0,16 0,82 4,01 44 R(T) P [3]
0,4 0,16 ≈3,8 33 M(H) P Настоящая работа
0,5 0,16 1,2 4,2 R(T) P [3]
0,5 0,16 10 3,4 50,8 R(T) M [16]
0,5 0,20 1,1 4,24 R(T) P [3]
0,5 0,20 7 4,0 51,1 R(T) M [16]
0,5 0,30 4 4,8 51,0 R(T) M [16]
220 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn1–z)0,84In0,16Te
На магнитополевых зависимостях магнитного мо-
мента образца (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te при температурах
Т < Тс наблюдается гистерезис, связанный с пиннингом
магнитного потока. Площадь гистерезиса увеличивает-
ся с понижением температуры (рис. 2 (a), (б)). В отно-
сительно высоких магнитных полях порядка 12–20 кЭ
наблюдается локальный максимум абсолютной вели-
чины намагниченности (пик-эффект, см. рис. 2(б), (в)).
При увеличении температуры качественный вид зави-
симости сохраняется, при этом площадь гистерезиса
значительно уменьшается; максимум пик-эффекта
смещается в область меньших магнитных полей, при
Т > 3 К пик-эффект не наблюдается.
На рис. 3 представлены зависимости m(H,Т) для об-
разца с содержанием Pb z = 0,3. Сравнение с данными
для образца с z = 0,4 (рис. 2) показывает, что при
уменьшении содержания свинца в твердом растворе
пик-эффект сохраняется, но становится значительно
менее выраженным (рис. 3(в)).
По результатам измерений m(H) для образцов
(PbzSn1–z)0,84In0,16Te, z = 0,3 и 0,4, построены темпера-
турные зависимости критического магнитного поля
Нс2, поля максимума пик-эффекта Hpeak, поля необрати-
Рис. 2. (Онлайн в цвете) (а) Зависимость m(H) образца
(Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te при температурах Т = 3; 3,2; 3,4; 3,6 К.
Скорость развертки магнитного поля 50 Э/с. (б) Пик-эффект
в зависимости m(H) образца (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te при раз-
личных температурах Т = 2; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8 К. Направление
развертки магнитного поля обозначено стрелками. Скорость
развертки магнитного поля 130 Э/с при температуре 2 К, в
остальных случаях — 100 Э/с. (в) Зависимость m(H) образца
(Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te при различных температурах Т = 2,2;
2,4; 2,6 К в области пик-эффекта. Скорость развертки маг-
нитного поля 100 Э/с.
Рис. 3. (Онлайн в цвете) (a) Зависимости m(H) образца
(Pb0,3Sn0,7)0,84In0,16Te при температурах Т = 2,8; 3; 3,2; 3,4;
3,6 К; (б) Т = 2; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8 К; (в) фрагмент зависимостей
m(H) в увеличенном масштабе.
Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 221
Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев
мости Hirr и поля начала пик-эффекта Honset (рис. 4, 7).
Значения Hpeak и Honset определялись по нулю произ-
водной dm(H)/dH (см. рис. 5). Также на зависимости
m(H) можно выделить поле необратимости Hirr, кото-
рое соответствует исчезновению гистерезиса, и поле
Нс2, при котором зависимость m(H) совпадает с зави-
симостью для нормального состояния (см. рис. 6). Кри-
тическое магнитное поле Нс2(0), экстраполированное к
Т = 0 К, определялось по следующей формуле: Hc2(0) =
= 0,69Tc|dHc2/dT|Tс. Отметим, что критические парамет-
ры СП перехода Tc и Hc2(0), полученные в настоящей
работе из магнитных свойств (PbzSn1–z)0,84In0,16Te,
удовлетворительно согласуются с ранее полученными
результатами (см. табл. 1).
На рис. 4 видно, что значение поля начала пик-
эффекта Honset в образце (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te прак-
тически не меняется с температурой и составляет
(10 ± 0,5) кЭ. При этом поле максимума Hpeak умень-
шается с ростом температуры; при T ~ 3 К поле Hpeak
достигает значения 10 кЭ, таким образом, при T ≥ 3 К
пик-эффект практически исчезает. Можно было бы
предположить, что поле Hirr связано с разрушением
СП состояния в объемном материале, а поле, принятое
нами за Нс2, — с разрушением поверхностной сверх-
проводимости, однако в этом случае можно было бы
ожидать выполнения соотношения Нс2 = 1,7Hirr, что в
нашем случае не соблюдается (рис. 4, 7).
На рис. 4 и 7 видно, что зависимости величин Нс2,
Hirr и Hpeak в образцах (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te и
(Pb0,3Sn0,7)0,84In0,16Te от температуры носят близкий
характер. Из-за слабо выраженного пик-эффекта в об-
разце с z = 0,3 (рис. 3) определить величину Honset с
достаточной точностью не удалось.
Рис. 4. Критическое магнитное поле Нс2, поле необратимости
Hirr, поле максимума пик-эффекта Hpeak и поле начала пик-
эффекта Honset в образце (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te в зависимости от
температуры. Пунктирной линией обозначена величина 1,7Hirr.
Рис. 5. Производная зависимости m(H) по полю при темпера-
туре 2 К для образца (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te. Стрелками отме-
чены значения Нpeak и Honset при T = 2 К.
Рис. 6. (Онлайн в цвете) Зависимости m(H) при температурах
2,2 и 2,4 К вблизи Hc2 для образца (Pb0,4Sn0,6)0,84In0,16Te.
Стрелками отмечены значения Hc2 и Hirr при T = 2,2 К.
Рис. 7. Критическое магнитное поле Нс2, поле необрати-
мости Hirr и поле максимума пик-эффекта Hpeak в
(Pb0,3Sn0,7)0,84In0,16Te в зависимости от температуры. Пунк-
тирной линией обозначена величина 1,7Hirr.
222 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2
Пик-эффект в намагниченности сверхпроводящего соединения (PbzSn1–z)0,84In0,16Te
Появление второго пика на зависимостях магнитного
момента и критического тока от магнитного поля в
сверхпроводниках 2 рода (так называемый пик-эффект)
вызывает большой интереc. Пик-эффект наблюдается
в целом ряде сверхпроводников 2 рода, таких как
NbSe2 и Nb3Sn [19–21], в соединениях FeSe1–xTex [22],
Ba1–xKxFe2As2 [23] и Ba1–xKxBiO3 [24]. Наличие об-
ласти с достаточно высоким критическим током в вы-
соких магнитных полях важно для практических при-
менений.
В работе Ларкина и Овчинникова [25] было показа-
но, что возникновение пик-эффекта может быть связа-
но с изменением свойств вихревой решетки при изме-
нении внешних параметров (H,T) и ее взаимодействия
с системой центров пиннинга. Проявление пик-
эффекта и его параметры зависят от концентрации
центров пиннинга в материале и от значения элемен-
тарной силы пиннинга одного дефекта. В случае сис-
темы со слабыми центрами пиннинга теория [25] объ-
ясняет пик-эффект как следствие плавления решетки
вихрей и перехода от коллективного пиннинга к оди-
ночному. В материалах, не удовлетворяющих этому
условию, пик-эффект может реализовываться за счет
других механизмов, таких как фазовый переход вих-
ревой решетки между двумя упорядоченными со-
стояниями [26].
Описание пик-эффекта в поликристаллическом
PbSnTe:In в рамках какой-либо модели осложняется
наличием в нем большого количества дефектов разно-
го типа. В качестве дефектов могут выступать как гра-
ницы зерен, так и различные дефекты кристаллической
структуры отдельных зерен. В то же время в этой сис-
теме наблюдается колоколообразная зависимость кри-
тической температуры от концентрации свинца, и
можно предположить, что в образце с максимальной
критической температурой (вершина «купола», рис. 1)
имеются локальные области с содержанием свинца,
отклоняющимся от средней по образцу. Такие области
будут иметь пониженную критическую температуру и,
соответственно, пониженное значение Нс2. В этом слу-
чае при увеличении магнитного поля эти области бу-
дут переходить в нормальное состояние в меньших
полях, чем весь образец, и могут становиться дополни-
тельными центрами пиннинга, что будет приводить к
увеличению критического тока в больших полях, т.е.
появлению пик-эффекта. При реализации такого меха-
низма пик-эффекта вполне естественно ожидать на-
блюдаемого отсутствия пик-эффекта при температу-
рах, близких к Тс (рис. 2(а)), когда эти локальные
области являются нормальными и не могут выступать
как дополнительные центры пиннинга. В то же время
отметим, что в образце с содержанием свинца z = 0,3,
приготовленном по такой же технологии, пик-эффект
выражен гораздо слабее (рис. 3(в)).
Таким образом, в сверхпроводящих поликристалли-
ческих образцах (PbzSn1–z)0,84In0,16Te, z = 0,3 и 0,4, на-
блюдается выраженный пик-эффект в зависимостях
m(H). При повышении температуры величина намаг-
ниченности в пике и поле максимума уменьшается, и
при Т > 3 К пик-эффект исчезает.
Работа подготовлена при частичной поддержке
Программы Президиума РАН 1.4. «Актуальные про-
блемы физики низких температур»
________
1. Б.А. Волков, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, УФН 172, 875
(2002).
2. В.И. Кайданов, С.А. Немов, Ю.И. Равич, ФТП 26, 201
(1992).
3. Р.В. Парфеньев, Д.В. Шамшур, С.А. Немов, ФТТ 43,
1772 (2001).
4. R.A. Hein and P.H.E. Meijr, Phys. Rev. 179, 497 (1969).
5. В.И. Козуб, Р.В. Парфеньев, Д.В. Шамшур, Д.В. Шакура,
А.В. Черняев, C.А. Немов, Письма в ЖЭТФ 84, 37 (2006).
6. Д.В. Шамшур, С.А. Немов, Р.В. Парфеньев, М.С. Конончук,
V.I. Nizhankovskii, ФТТ 50, 1948 (2008)
7. Д.В. Шамшур, Р.В. Парфеньев, А.В. Черняев, С.А. Немов,
ФТТ 52, 1693 (2010).
8. Г.О. Андрианов, С.А. Немов, Р.В. Парфеньев, Д.В.
Шамшур, А.В. Черняев, ФТТ 52, 1688 (2010).
9. Н.Ю. Михайлин, Р.В. Парфеньев, А.В. Черняев, Д.В.
Шамшур, Г.О. Андрианов, ФТП 51, 1060 (2017).
10. Г.О. Андрианов, Ю.М. Гальперин, В.И. Козуб, Н.Ю.
Михайлин, Р.В. Парфеньев, Д.В. Шамшур, А.В. Черняев,
ЖЭТФ 152, 1333 (2017).
11. R.D. Zhong, J.A. Schneeloch, X.Y. Shi, Z.J. Xu, C. Zhang,
J.M. Tranquada, Q. Li, and G.D. Gu, Phys. Rev. B 88, 020505
(2013).
12. G. Balakrishnan, L. Bawden, S. Cavendish, and M.R. Lees,
Phys. Rev. B 87, 140507 (2013).
13. M. Novak, S. Sasaki, M. Kriener, K. Segawa, and Y. Ando,
Phys. Rev. B 88, 140502 (2013).
14. M. Saghir, J.A.T. Barker, G. Balakrishnan, A.D. Hillier, and
M.R. Lees, Phys. Rev. B 90, 064508 (2014).
15. N. Haldolaarachchige, Q. Gibson, L.M. Schoop, H. Luo, and
R.J. Cava, J. Phys.: Condens. Matter 27, 185701 (2015).
16. R.D. Zhong, J.A. Schneeloch; T.S. Liu, F.E. Camino, J.M.
Tranquada, and G.D. Gu, Phys. Rev. B 90, 020505 (2014).
17. R. Zhong, J. Schneeloch, Q. Li,W. Ku, J. Tranquada, and G. Gu,
Crystals 7, 55 (2017).
18. Р.В. Парфеньев, Д.В. Шамшур, С.А. Немов, ФТТ 41,
2132 (1999).
19. M. Iavarone, R. Di Capua, G. Karapetrov, A.E. Koshelev,
D. Rosenmann, H. Claus, C.D. Malliakas, M.G. Kanatzidis,
T. Nishizaki, and N. Kobayashi, Phys. Rev. B 78, 174518
(2008).
20. J. Hecher, M. Zehetmayer, and H.W. Weber, Supercond. Sci.
Technol. 27, 075004 (2014).
21. R. Lortz, N. Musolino, Y. Wang, A. Junod, and N. Toyota,
Phys. Rev. B 75, 094503 (2007).
Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 223
https://doi.org/10.3367/UFNr.0172.200208b.0875
https://doi.org/10.1103/PhysRev.179.497
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.020505
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.140507
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.140502
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.064508
https://doi.org/10.1088/0953-8984/27/18/185701
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.020505
https://doi.org/10.3390/cryst7020055
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.174518
https://doi.org/10.1088/0953-2048/27/7/075004
https://doi.org/10.1088/0953-2048/27/7/075004
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.094503
Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков, А.В. Черняев, Р.В. Парфеньев
22. D. Miu, T. Noji, T. Adachi, Y. Koike, and L. Miu, Supercond.
Sci. Technol. 25, 115009 (2012).
23. S. Sundar, S. Salem-Sugui, Jr., H.S. Amorim, Hai-Hu Wen,
K.A. Yates, L.F. Cohen, and L. Ghivelde, Phys. Rev. B 95,
134509 (2017).
24. Jian Tao, Qiang Deng, Huan Yang, Zhihe Wang, Xiyu Zhu,
and Hai-Hu Wen, Phys. Rev. B 91, 214516 (2015).
25. A.I. Larkin and Yu.N. Ovchinnikov, J. Low Temp. Phys. 34,
409 (1979).
26. R. Kopeliansky, A. Shaulov, B.Ya. Shapiro, Y. Yeshurun, B.
Rosenstein, J.J. Tu, L.J. Li, G.H. Cao, and Z.A. Xu, Phys.
Rev. B 81, 092504 (2010).
___________________________
Пік-ефект в намагніченості надпровідної сполуки
(PbzSn1–z)0,84In0,16Te
Н.Ю. Михайлин, Д.В. Шамшур, М.П. Волков,
О.В. Черняєв, Р.В. Парфеньєв
У напівпровідникових сплавах (PbzSn1–z)0,84In0,16Te з
вмістом свинцю z = 0,3; 0,4, що відповідає максимальним
параметрам надпровідного переходу, вивчено магнітно-
польові залежності намагніченості m(H) в діапазоні темпе-
ратур Т = 2–300 К та магнітних полів Н ≤ 30 кЕ. Для зразка
(PbzSn1–z)0,84In0,16Te критична температура Тс ≈ 3,8 К та
критичне магнітне поле Нс2 = 22 кЕ (Т = 2 К). При Т < Тс на
гістерезисній залежності m(H) в полях поблизу Нс2 спосте-
рігається другий максимум — пік-ефект, величина якого при
Т = 2 К в зразку з z = 0,4 досягає ~ 15% від величини першого
максимуму, пов'язаного з переходом від мейсснерівського
стану до змішаного. Зі збільшенням температури положення
максимуму пік-ефекту щодо Hc2 практично не змінюється,
його величина зменшується, і при Т > 3 К пік-ефект не спо-
стерігається. На основі отриманих даних обговорюється мож-
лива природа пік-ефекту, виявленого в (PbzSn1–z)0,84In0,16Te, z =
0,3 та 0,4. Розглядаються моделі, побудовані на аналізі сис-
теми центрів піннінга в матеріалі та динаміки вихорової
структури при зміні зовнішніх параметрів.
Ключові слова: надпровідність, магнетизм.
Peak-effect in magnetization of superconducting solid
solution (PbzSn1–z)0.84In0.16Te
N.Yu. Mikhailin, D.V. Shamshur, M.P. Volkov,
A.V. Chernyaev, and R.V. Parfeniev
Magnetic field dependences of magnetization of semiconduct-
ing solid solution (PbzSn1–z)0.84In0.16Te were studied in tempera-
ture range 2–300 K and in fields up to 30 kOe. Solutions with
highest critical parameters of superconducting transition z = 0.3,
0.4 were chosen. In (Pb0.4Sn0.6)0.84In0.16Te material critical
temperature Тс ≈ 3.8 K and critical magnetic field Нс2 = 22 kOe
(Т = 2 K). Secondary maximum (or peak-effect) was observed in
m(H) dependences at Т < Тс and in fields close to Нс2. Secondary
peak height at T = 2 K in z = 0.4 sample is up to 15% of the
height of the first maximum, caused by the transition from
Meissner state to mixed state. Secondary peak position relative to
Hc2 does not change with temperature increase, but its height
decreases and at T > 3 K peak-effect can’t be observed. Origins
of the peak-effect in (PbzSn1–z)0.84In0.16Te, z = 0.3 и 0.4, is dis-
cussed based on obtained data. Models based on analysis of pin-
ning centers system in the material and vortex structure dynamics
with changing external parameters are considered.
Keywords: superconductivity, magnetism.
224 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2
https://doi.org/10.1088/0953-2048/25/11/115009
https://doi.org/10.1088/0953-2048/25/11/115009
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.134509
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.214516
https://doi.org/10.1007/BF00117160
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.092504
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.092504
|