Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5865

Die feste und die flüssige Phase des Flußliniensystems in YBa₂Cu₃O_7-d-Einkristallen wird in der vorliegenden Arbeit untersucht.

KURZFASSUNG

Die feste Phase zeichnet sich durch eine anomale Feldabhängigkeit der Stromdichte aus. In Einkristallen mit hoher Punktdefektkonzentration steigt diese im Niedrigfeldbereich an und verläuft über ein Maximum. Um verschiedene Modelle zu diskutieren, werden Transport- mit Abschirmströmen verglichen.

Die Wärmeentwicklung an den Stromkontakten in Transportstrommessungen wird durch eine Pulsmethode verringert.

Die Abschirmströme werden aus Magnetisierungsmessungen mit einem kommerziellen Vibrationsmagnetometer ermittelt.

Aus dem Vergleich beider Messungen können die Modelle, welche in Verbindung mit einem granularen Verhalten der Proben stehen und das Relaxationsmodell ausgeschlossen werden.

Es existieren mehrere experimentelle Hinweise, daß das Verhalten der Stromdichte durch zwei Mechanismen beschrieben werden kann. Der Feldbereich unterhalb des Strommaximums läßt sich durch die Theorie des Kollektiven Verankerns und der Feldbereich oberhalb des Strommaximums durch eine plastische Verformung des Flußliniensystems charakterisieren.

Des weiteren wird die flüssige Phase und der Übergang in die feste Phase durch Transportstrommessungen an Proben unterschiedlicher Defektkonzentration diskutiert. Hierbei wird die herkömmliche DC- und die Pulsmethode miteinander kombiniert, was ein großes Strom-Spannungsfenster ermöglicht.

In Proben mit großer Defektkonzentration kann ein sogenannter Vortex-Glass-Übergang nicht beobachtet werden. Vielmehr stimmt das Verhalten am Übergang mit der Theorie vom Vortex-Entanglement, einer Flußschlauchkonfiguration in der flüssigen Phase, überein.

Hochreine, verzwillingte Einkristalle weisen einen deutlichen Einfluß von Zwillingsgrenzen auf. In hohen Magnetfeldern kann das Verhalten nicht mit der Theorie des Bose-Glass, welche den Übergang des Flußliniensystems von fester zur flüssigen Phase mit einer korrelierten Defektstruktur beschreibt, in Übereinstimmung gebracht werden. Allerdings beobachtet man bei kleinen Feldern ein Verhalten, welches mit dieser Theorie in Einklang steht.

Investigation of the solid and the liquid phase of the vortex system in YBa₂Cu₃O_7-d single crystals

ABSTRACT

The solid and the liquid phase of the vortex system in YBa₂Cu₃O_7-d single crystals is investigated in this work.

The solid phase is characterized by an anomalous field dependence of the current density. In single crystals with a high concentration of point-like defects the current density increases at low fields with increasing external field. To discuss different models a comparison between transport and shielding currents is made.

To reduce heating at the current contacts in transport measurements a pulse method is used.

Shielding currents are obtained from magnetization measurements with a commercial Vibrating Sample Magnetometer.

From the comparison of both measurement methods models which are connected with a granular behavior of the sample and the relaxation model can be excluded.

There exist several experimental hints that the behavior of the current density can be described by two mechanisms. The field region below the current maximum can be characterized by the theory of collective pinning and the field region above the current maximum by a plastic deformation of the vortex system.

Further the liquid phase and the transition into the solid phase is investigated by transport measurements in samples with different concentration of point-like defects. Here a combination of a conventional dc and the pulse method is used to get a wide current-voltage window.

In samples with a high concentration of point-like defects the predicted vortex-glass transition can not be observed. The behavior in the region of the transition agrees better with theory of vortex entanglement, a vortex configuration in the liquid phase.

Highly pure twinned samples show a pronounced influence of the twin structure. At high magnetic fields the behavior at the transition can not be explained by the Bose-Glass theory, which describes the transition of a correlated defect structure. Only at low fields the behavior of the transition is in agreement with the theory.