The role of temperature for the critical current density in high temperature superconductors and heterostructures

Abstract

This work concentrates on the study of high-temperature superconducting thin epitaxial films composed of YBCO. Further, in the second part a ferromagnetic layer of LCMO is added to the superconductor. All the films were investigated with a magneto-optical technique capable of directly imaging the critical current distribution in the sample. Mainly temperature dependent measurements were performed. By applying a systematical quantitative analysis of the temperature dependent critical current, different flux-pinning mechanisms could be identified to limit the critical current in different temperature regimes. Comparison of films with different defect structures, prove the strong connection between microstructure, interfaces and critical currents. Equal investigations of heterostructures to those of the superconducting films show a strong influence of the ferromagnet on the critical current. This is explained by the penetration of an inhomogeneous stray field distribution from the ferromagnet through the superconducting layer.

Diese Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung von supraleitenden, epitaktischen Dünnfilmen aus YBCO. Im zweiten Teil wird eine ferromagnetische Schicht aus LCMO dem Supraleiter zugefügt. Alle Filme sind mittels eines magnetooptischen Verfahrens untersucht worden, welche die direkte Abbildung der kritischen Stromdichteverteilung in den Proben ermöglicht. In erster Linie wurden temperaturabhängige Messungen durchgeführt. Durch die Verwendung einer systematischen, quantitativen Analyse der Temperaturabhängigkeiten kritischer Ströme, konnten verschiedene Verankerungsmechanismen des Flusses als strombegrenzend in verschiedenen Temperaturbereichen bestimmt werden. Vergleiche von Filmen unterschiedlicher Fehlerstruktur zeigen den starken Zusammenhang zwischen Mikrostruktur, Grenzflächen und kritischen Strömen. Untersuchungen an Heterostrukturen vergleichbar zu denen an supraleitenden Filmen, zeigen einen starken Einfluss des Ferromagneten auf die kritischen Ströme. Dies konnte durch das Eindringen einer inhomogenen Streufeldverteilung der Ferromagneten durch die supraleitende Schicht erklärt werden.