Anisotropie der kritischen Ströme in Eisensupraleitern

Abstract

In dieser Arbeit werden die kritischen Ströme in Ba0.6K0.4Fe2As2- und Ba(Fe0.94Co0.06)2As2-Einkristallen untersucht, ohne und mit vorheriger Neutronenbestrahlung. Es fließen zwei, je nach Probenausrichtung im Magnetfeld, verschieden große kritische Stromdichten im Supraleiter. Für ihre Berechnung wird zuerst aus Magnetisierungsmessungen in einem Vektor-VSM das irreversible magnetische Moment ermittelt. Damit können, mit impliziten Gleichungen, die aus dem anisotropen Bean-Modell folgen, die zwei kritischen Stromdichten berechnet werden. Dies ist für unterschiedliche Ausrichtungen der Probe in einem externen Magnetfeld geschehen. Die Ergebnisse für ein normal auf die c-Achse der Probe stehendes Feld deuten auf Risse parallel zu den ab-Ebenen des Kristalls hin. Die berechnete Anisotropie der kritischen Stromdichten in dieser Orientierung ist somit nicht auf die intrinsischen Eigenschaften des Materials zurückzuführen. Für ein Feld parallel zur c-Achse zeigt sich bei der Kalium-dotierten Probe nur nach Bestrahlung der Fishtail-Effekt, bei Kobaltdotierung nur bei der unbestrahlten Probe. Bei Kobaltdotiertung wird durch Bestrahlung die kritische Stromdichte bei einem Feld von 0.6T und einer Temperatur von 15K maximal gesteigert, der Erhöhungsfaktor beträgt knapp 5. Bei Kaliumdotierung nimmt die Erhöhung über den gesamten Messbereich monoton mit Feld und Temperatur zu und beträgt für hohe Felder und hohe Temperaturen über 300. Für die unbestrahlten Proben beider Dotierungen beträgt die kritische Stromdichte bei 5K etwa 10 10 Am -2 im Selbstfeld und nimmt über weite Bereiche annähernd exponentiell mit der Temperatur ab, bei den bestrahlten Proben ist die Abnahme linear. Bei einer Probenausrichtung, wo das Magnetfeld mit der c-Kante einen Winkel alpha einschließt und orthogonal auf eine der anderen Kanten steht, fließt die zur orthogonalen Kante parallele kritische Stromdichte unter maximaler Lorentzkraft. Zu ihr normal, auch in der ab-Ebene, fließt die kritische Stromdichte unter variabler Lorentzkraft. Für das Verhältnis dieser beiden Stromdichten sind ab einer mittleren Defektdichte in den Proben sehr ähnliche Werte gefunden worden. Die Winkelabhängigkeit des Stromdichtenverhältnisses liegt für mittlere und hohe Defektdichten näher bei 1/cos(alpha) als für reine Proben. Aus der Feldabhängigkeit der kritischen Stromdichte für unterschiedliche Winkel alpha wird klar, dass die Blatter-Skalierung für die Kobalt-dotierten Proben nicht anwendbar ist. Damit wird auf große Defekte geschlossen.

In this work the critical currents in unirradiated and irradiated Ba0.6K0.4Fe2As2 and Ba(Fe0.94Co0.06)2As2 single crystals were examined. Depending on the orientation of the magnetic field, there are generally two different critical current densities in the superconductor. To calculate them, firstly the irreversible magnetic moment was obtained via measurements in the vector VSM. The data obtained can be inserted into the implicit equations for the critical currents which follow from the anisotropic bean model. That was done for various sample orientations relative to the magnetic field. The results for a field parallel to c-axis imply cracks between the ab-planes. The calculated critical current anisotropy in this orientation is therefore not caused by the intrinsic material properties. For a field parallel to the c-axis, the K-doped sample shows the fishtail effect only after irradiation, the Co-doped sample only before. For Co-doping, the critical current has a maximum for a field of 0.6 T and a temperature of 15 K. The enhancement factor for this case is nearly 5. For K-doping the enhancement increases with field and temperature over the whole measurement range and reaches values of over 300. In both dopings, the critical current density is 10 10 A/m 2 at 5 K in self field and it decreases nearly exponentially. For the irradiated sample the decline is linear. For a sample orientation where there is an angle alpha between the c-edge and the magnetic field, and another edge is orthogonal to the field, the current parallel to the orthogonal edge flows under maximum Lorentz force. Normal to it, also in the ab-plane, the current flows under variable Lorentz force. The ratio between these two current densities is for a medium defect density is similar for all samples. The current dependency on the angle is for medium defect densities closer to 1/cos(alpha) than for clean samples. The field dependency of the critical current densities show that Blatter-scaling can not be applied for the Co-samples. Therefore large defects are assumed.