Резистивность ВТСП керамики с учетом неоднородностей в

УДК 538.945(06)+539.2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур
Л.П. ИЧКИТИДЗЕ, А.С. КОНОВАЛОВ
Московский государственный институт электронной техники
(технический университет)
РЕЗИСТИВНОСТЬ ВТСП КЕРАМИКИ С УЧЕТОМ
НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ВИДЕ ПОР
Изучено резистивное состояние массивных и толстопленочных образцов керамического ВТСП материала системы
bi-2223. Для каждого образца определена фрактальная размерность границ между нормальной и сверхпроводящей фазами. Экспериментальные результаты (ВАХ, дифференциальное сопротивление) качественно описываются моделью
влияния фрактальных кластеров нормальной фазы на резистивность образцов.
Картина образования резистивного состояния в керамических ВТСП материалах достаточно сложна, и,
по-видимому, не до конца изучена [1,2]. Для понимания этой картины представляет самостоятельный интерес изучение вопроса резистивного состояния в керамических ВТСП материалах, когда в них сосуществуют
сверхпроводящие и нормальные фазы в виде фрактальных нормальных кластеров, состоящих из открытых
пор. Объектами исследования являлись массивные и толстопленочные образцы керамического ВТСП материала системы Bi-2223. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) образцов измерялись стандартным четырехзондовым методом в режиме заданного тока при температуре T77 K.. Фрактальные размерности D границ
раздела между нормальной и сверхпроводящей фазами определялись аналогично работе [3] из растровых
микрофотографий поверхности образцов. Нормальными фазами считались фрактальные кластеры, которые
образовались соединением из открытых пор. ВАХ исследованных образцов имели характерные для поликристаллических ВТСП материалов нелинейный вид (рис.1). В вставке приведены зависимости (J) для
этих же образцов, где U, J,  - напряжение, плотность тока и удельное сопротивление соответственно. Низкие значения 0.5 mcm свидетельствовали о нахождении образцов в начале резистивного состояния, поскольку они в нормальном состоянии при T ~ 120 K имели n 2 mcm.
На рис.2 даны экспериментальные кривые дифференциального сопротивления Rd(i) для массивного и
толстопленочного образцов, где Rd=(1/l)dU/dJ, l - расстояние между потенциальными контактами, i=J/Jc, Jc плотность критического тока.
Видно, существенное отличие поведения резистивности
образцов до критического и выше критического состояния, т.е.
при i<1 дифференциальное сопротивление принимает большее значение в массивном образце (D~1.47), чем в пленке (D~1.73), а при i>1
все наоборот. Аналогичные соотношения дифференциальных сопротивлений (рис. 2 вставка) до критического (i<1), в критическом (i1) и за критическим состоянием (i>1) следует из модели: влияние неоднородностей в виде фрактальных кластеров нормальной фазы на резистивность керамических ВТСП материалов [4].
Полагаем, что полученный результат - пересечение кривых Rd(i) вблизи i~1,4 (рис.2, вставка) качественно согласуется с моделью [4]. Некоторое расхождение экспериментальных (i~1,4) и расчетных (i~0,85)
данных, по-видимому, вызвано неточностями в определении J c и Rf (сопротивление, вызванное вязким течением магнитного потока).
Таким образом, на резистивное поведение керамических образцов ВТСП состава Bi ,-2223 существенно
влияют неоднородности в виде фрактальных образований открытых пор.
Авторы выражают благодарность сотрудникам лаборатории сверхпроводниковой микроэлектроники и
лаборатории электронной микроскопии МИЭТ за поддержку данной работы.
Рис. 1. ВАХ:  - массивный образец; 
- толстопленочный образец. Вставка:
зависимость (J)
Рис. .2. Зависимость Rd(i):  - массивный образец;  - толсто пленочный
образец. Вставка, расчетные Rd/Rf при
разных D: 1.47 – непрерывная линия;
1.73 - прерывистая линия
Список литературы
1. Игнатьев В.К., Негинский И.В. // ФНТ. 2000. Т.26. №4. С. 340-349.
2. Хирный В.Ф., Козловский А.А. // УФН. 2004. Т. 174. №3. С. 285.
3. Балаев Д.А., Белозорова И.Л., и др. // ФТТ. 2006. Т. 48. № 2. С. 193.
4. Кузьмин Ю.И. // Письма в ЖТФ. 2004. Т.30. № 11. С. 29.