Научная тема: «МЕХАНИЗМЫ МАГНИТОРЕЗИСТИВНОГО ЭФФЕКТА В ГРАНУЛЯРНЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ»
Специальность: 01.04.07
Год: 2010
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Результаты исследования МР-эффекта (зависимостей R(T) и R(H)) в широком диапазоне внешнего магнитного поля в двухфазных композитных материалах, состоящих из ВТСП на основе иттрия и несверхпроводящих ингредиентов (CuO, BaPbO3, BaPb0.75Sn0.25O3). Обнаружена смена механизмов диссипации в джозефсоновской среде под действием внешнего магнитного поля для образцов ВТСП+CuO. Установлен физический механизм, обуславливающий значительный МР-эффект в данных материалах (процессы течения магнитного потока в межгранульной среде).
  2. Результаты исследования гистерезисных зависимостей магнито-сопротивления R(H) и критического тока JC(H) от магнитного поля следующих ВТСП материалов: композитов на основе Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7, поликристаллов YBa2Cu3O7, Bi1.8Pb0.3Sr1.9Ca2Cu3Oх, La1.85Sr0.15CuO4, текстурированных керамик Bi1.8Pb0.3Sr1.9Ca2Cu3Ox+Ag, а также висмутовых ВТСП низкой плотности.
  3. Результаты анализа полученных гистерезисных зависимостей R(H) и JC(H) в рамках развиваемой в работе модели гранулярного ВТСП. Показано, что такая характеристика гистерезисной зависимости магнитосопротивления, как полевая ширина гистерезиса R(H), является параметром, независимым от величины транспортного тока для всех исследованных в работе систем, и отражает внутригранульный пиннинг. Доминирующим механизмом формирования гистерезиса R(H) является влияние магнитных моментов ВТСП гранул на эффективное поле в межгранульной среде; кроме того, вклад от магнитных моментов ВТСП гранул может приводить к появлению участка с отрицательным магнитосопротивлением. Влияние пиннинга в межгранульных границах не вносит заметного вклада в гистерезисное поведение магнитосопротивления, а имеет место течение потока в джозефсоновской среде.
  4. Результаты исследования взаимосвязи анизотропных характеристик (от взаимного направления поля и кристаллографических осей кристаллитов Bi-2223) гистерезиса намагниченности и гистерезиса магнитосопротивления текстурированных образцов Bi1.8Pb0.3Sr1.9Ca2Cu3Ox +Ag. Показано, что эти зависимости обладают гистерезисом в одинаковых диапазонах внешнего поля. Экспериментально определены условия (плотность «измерительного» тока j порядка jC(H=0)), при которых наблюдается переход от режима диссипации в межкристаллитных границах к режиму диссипации в кристаллитах Bi2223 для ВТСП-текстур на основе висмута.
  5. Результаты исследования временной релаксации магнитосопротивления в магнитных полях ВТСП-композитов, поликристаллов YBa2Cu3O7 и Bi1.8Pb0.3Sr1.9Ca2Cu3Oх при различных плотностях транспортного тока. Установлено, что релаксация остаточного электросопротивления является «реакцией» джозефсоновской среды на уменьшение в ней поля, индуцированного магнитными моментами сверхпроводящих гранул, вследствие процессов релаксации в самих гранулах. Установлена причина различия величин «потенциала пиннинга», получаемых из измерений релаксации намагниченности и релаксации электросопротивления (при «формальном» применении результатов теории Андерсона-Кима для анализа зависимостей R(t)).
  6. Экспериментально продемонстрирована и объяснена в рамках развитой в работе модели поведения гранулярного ВТСП во внешнем поле смена характера временной эволюции магнитосопротивления R(t) в постоянных полях (H=const) для различных случаев магнитной предыстории (внешнее поле возрастает, либо убывает).
Список опубликованных работ
1.Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Композиты на основе ВТСП, как материалы, обладающие большим магнитосопротивлением в слабых магнитных полях // Письма ЖТФ - 2001.- Т.27 (вып. 22). - С. 45-51.

2.Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Петров М.И., Управляемый по величине магниторезистивный эффект в композитах Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + СuO при 77К // Письма ЖТФ - Т.29. - 2003. - , вып.14. с. 15-23.

3.Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Петров М.И., Магниторезистивные свойства композитов Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + BaPb1-хSnxO3 (x = 0, 0.25) // ФММ - Т.96. – 2003. - №6. .- с. 1-9.

4.Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Popkov S.I., Gokhfeld D.M., Petrov M.I., Magnetoresistive effect of bulk composites 1-2-3 YBCO +CuO and 1-2-3 YBCO+BaPb1-xSnxO3 and their application as magnetic field sensors at 77K, Superconductor Science and Technology. – 2004. – Vol. 17. – P. 175 – 181.

5.Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Popkov S.I., Gokhfeld D.M., Petrov M.I., Large magneto-resistance of high-TC superconductor based composites to low magnetic fields at the liquid nitrogen temperature // Physica C – 2004. – V. 408-410. – P. 943-944.

6.Balaev D.A., Shaihutdinov K.A., Popkov S.I., Gokhfeld D.M., Petrov M.I., Current controlled magneto-resistive effect in bulk composites Y-Ba-Cu-O + CuO and their application as magnetic field sensors at 77K // Physics of Metals and Metallography. – 2005. – V. 100. - Suppl. 1.P. S93-S95.

7.Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Петров М.И., Магниторезистивный эффект в композитах на основе высокотемпературного сверхпроводника и перспективы их применения в качестве сенсоров магнитного поля при 77 К // Перспективные материалы. - 2005. – № 2. – С. 53-60.

8.Балаев Д.А., Попков С.И.,. Шайхутдинов К.А,. Петров М.И, Механизмы диссипации в джозефсоновской среде на основе ВТСП под действием магнитного поля, ФТТ. – 2006. - Т. 48. - вып.5. - с. 588-593.

9.Балаев Д.А., Прус А.Г., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Угловая зависимость (магнитное поле - ток) магниторезистивного эффекта в композитах Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO при 77 K // Письма ЖТФ – 2006- Т. 32, вып. 15, с. 67-73.

10.Balaev D.A, Popkov S.I., Shaihutdinov K.A., Petrov M.I., The mechanisms responsible for broadening of the resistive transition under magnetic field in the Josephson junction network realized in bulk YBCO + CuO composites // Physica C. – 2006. - Vol. 435. - p.12-15.

11.Balaev D.A., Prus A.G., Shaykhutdinov K.A., Gokhfeld D.M., Petrov M.I. Study of dependence upon the magnetic field and transport current of the magnetoresistive effect in YBCO-based bulk composites // Superconductor Science and Technology. – 2007. – V. 20. – P. 495 -499.

12.Balaev D.A., Gokhfeld D.M., Popkov S.I., Shaykhutdinov K.A., Petrov M.I. Hysteretic behavior of the magnetoresistance and the critical current of bulk Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO composites in a magnetic field // Physica C – 2007. – V. 460-462. - № 2. – P. 1307-1308.

13.Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Petrov M.I. Time relaxation of residual resistance of HTSC-based composites // Physica C. – 2007. – V. 460-462. - № 2. – P. 1309-1310.

14.Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Popkov S.I., Shaykhutdinov K.A. , Petrov M.I. Magnetic field dependence of intergrain pinning potential in bulk granular composites YBCO + CuO demonstrating large magneto-resistive effect // Journal Supercond. Nov. Magn. – 2008. – V. 21, p. 243-247.

15.Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Дубровский А.А., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Гистерезис магнитосопротивления гранулярных ВТСП как проявление магнитного потока, захваченного сверхпроводящими гранулами, на примере композитов YBCO + CuO, ЖЭТФ - 2007. - Т. 132. – вып. 6. - С. (1340-1351).

16.Балаев Д.А., Дубровский А.А., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Механизм релаксации остаточного электросопротивления гранулярных ВТСП после воздействия магнитного поля на примере композитов Y-Ba-Cu-O + CuO, ФТТ. – 2008. - Т.50. - №6. - С. 972-979.

17.Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Shaykhutdinov K.A. , Popkov S.I., Petrov M.I., Peculiarities of the time evolution of magnetoresistance of granular HTSC in a constant applied magnetic field // Sol. State Commun. – 2008 – V. 147, p. 284-287.

18.Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Shaykhutdinov K.A. , Popkov S.I., Petrov M.I., The effect of magnetisation relaxation of superconducting grains on time relaxation of the resistance of granular HTSC in constant applied magnetic field. // Journal of Physics: Conference Series – 2009. - V. 150.- p. 052012 (4 p.).

19.Балаев Д.А., Дубровский А.А., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Гохфельд Ю.С., Петров М.И., Механизм гистерезисного поведения магнитосопротивления гранулярных ВТСП. Универсальность ширины гистерезиса магнитосопротивления, ЖЭТФ – 2009. – Т.135. – вып.2. – С.271-279.

20.Шайхутдинов К.А., Балаев Д.А., Попков С.И., Петров М.И. Возможный механизм возникновения участка с отрицательным магнитосопротивлением гранулярного ВТСП // ФТТ. – 2009. - Т.51. - №6. - С. 1046-1050.

21.Balaev D.A., Popkov S.I., Semenov S.V., Bykov A.A., Shaykhutdinov K.A., Gokhfeld D.M., Petrov M.I., Magnetoresistance hysteresis of bulk textured Bi1.8Pb0.3Sr1.9Ca2Cu3Ox + Ag ceramics and its anisotropy, Physica C. – 2010. Vol. 470. p.61-67.

22.Патент РФ, RU 2228311 C2 от 2004.05.10. Способ получения композитных материалов на основе высокотемпературных сверхпроводников / Балаев Д.А., Петров М.И., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Овчинников С.Г.