An approach to describing the R(H) magnetoresistance hysteresis in granular high-temperature superconductors and behavior of the R(T) resistive transition in these objects in an external magnetic field is proposed. The dissipation is attributed to the subsystem of intergrain boundaries, which form a Josephson junction network. The approach is based on accounting for the effect of magnetic moments of superconducting grains on the resulting (effective) field in the intergrain medium. The described procedure includes (i) establishing of the degree of magnetic flux crowding in the intergrain medium by comparing the experimental data on the R(H) magnetoresistance hysteresis and magnetization M(H), (ii) determining the effective field Beff in the intergrain medium as a function of external field H and temperature T with regard to the thermomagnetic prehistory, and (iii) fitting the experimental R(H) and R(T) dependences using the Arrhenius expression R ∼ exp(–EJ/ kB T), where EJ is the parameter corresponding to the Josephson coupling energy. The fundamental novelty of the proposed approach is the extraction of the functional dependences of EJ on the effective field Beff in the intergrain medium rather than on the external field H, as was made in many previous works. It is shown that the proposed approach makes it possible to adequately describe both the R(H) hysteretic dependences and R(T) dependences of the Y-Ba-Cu-O high-temperature superconductor samples with different morphologies and critical current densities.

1.
G.
Blatter
,
M. V.
Feigel’man
,
V. B.
Gekshkebein
,
A. I.
Larkin
, and
V. M.
Vinokur
,
Rev. Mod. Phys.
66
(
4
),
1125
(
1994
).
2.
Y.
Yeshurun
,
A. P.
Malozemoff
, and
A.
Shaulov
,
Rev. Mod. Phys.
68
,
911
(
1996
).
3.
M. P. A.
Fisher
,
Phys. Rev. Lett.
62
,
1415
(
1989
).
4.
R. H.
Koch
,
V.
Foglietti
,
W. J.
Gallagher
,
G.
Koren
,
A.
Gupta
, and
M. P. A.
Fisher
,
Phys. Rev. Lett.
63
,
1511
(
1989
).
5.
M. A.
Dubson
,
S. T.
Herbet
,
J. J.
Calabrese
,
D. C.
Harris
,
B. R.
Patton
, and
J. C.
Garland
,
Phys. Rev. Lett.
60
,
1061
(
1988
).
6.
J.
Jung
,
M. A.-K.
Mohamed
,
S. C.
Cheng
, and
J. P.
Franck
,
Phys. Rev. B
42
(
N10
),
6181
(
1990
).
7.
A. C.
Wright
,
K.
Zhang
, and
A.
Erbil
,
Phys. Rev. B
44
,
863
(
1991
).
8.
P.
Chaudhari
,
J.
Mannhart
,
D.
Dimos
,
C. C.
Tsuei
,
J.
Chi
,
M. M.
Oprysko
, and
M.
Scheuermann
,
Phys. Rev. Lett.
60
(
N16
),
1653
(
1988
).
9.
A.
Barone
and
J.
Paterno
,
Physics and Application of the Josephson Effect
(
Wiley
,
New York
,
1982
).
10.
J. D.
Hettinger
,
A. G.
Swanson
,
J. S.
Brooks
,
Y. Z.
Huang
,
L. Q.
Chen
, and
Z.-X.
Zhao
,
Supercond. Sci. Technol.
1
,
349
(
1989
).
11.
A. C.
Wright
,
T. K.
Xia
, and
A.
Erbil
,
Phys. Rev. B
45
,
5607
(
1992
).
12.
C.
Gaffney
,
H.
Petersen
, and
R.
Bednar
,
Phys. Rev. B
48
,
3388
(
1993
).
13.
H. S.
Gamchi
,
G. J.
Russel
, and
K. N. R.
Taylor
,
Phys. Rev. B
50
,
12950
(
1994
).
14.
R. J.
Soulen
,
T. L.
Francavilla
,
W. W.
Fuller-Mora
,
M. M.
Miller
,
C. H.
Joshi
,
W. L.
Carter
,
A. J.
Rodenbush
,
M. D.
Manlief
, and
D.
Aized
,
Phys. Rev. B
50
,
478
(
1994
).
15.
D. H.
Liebenberg
,
R. J.
Soulen
,
T. L.
Francavilla
,
W. W.
Fuller-Mora
,
P. C.
McIntyre
, and
M. J.
Cima
,
Phys. Rev. B
51
,
11 838
(
1995
).
16.
R. J.
Soulen
,
T. L.
Francavilla
,
A. R.
Drews
,
L.
Toth
,
M. S.
Osofsly
,
W. L.
Lechter
, and
E. F.
Skelton
,
Phys. Rev. B
51
,
1393
(
1995
).
17.
T. K.
Worthington
,
E.
Olsson
,
T. M.
Nichols
,
T. M.
Shaw
, and
D. R.
Clarke
,
Phys. Rev. B
43
,
105
38
(
1991
).
18.
W. M.
Tieran
,
R.
Joshi
, and
R. B.
Hallock
,
Phys. Rev. B
48
,
3423
(
1993
).
19.
Y.
Zhao
,
X. B.
Zuge
,
J. M.
Xu
, and
L.
Cao
,
Phys. Rev. B
49
,
6985
(
1994
).
20.
R. J.
Joshi
,
R. B.
Hallock
, and
J. A.
Taylor
,
Phys. Rev. B
55
,
9107
(
1997
).
21.
D. A.
Balaev
,
A. G.
Prus
,
K. A.
Shaykhutdinov
,
D. M.
Gokhfeld
, and
M. I.
Petrov
,
Supercond. Sci. Technol.
20
,
495
(
2007
).
22.
M. R.
Mohammadizadeh
and
M.
Akhavan
,
Supercond. Sci. Technol.
16
,
538
(
2003
).
23.
H.
Shakeripour
and
M.
Akhavan
,
Supercond. Sci. Technol.
14
,
234
(
2001
).
24.
L.
Urba
,
C.
Acha
, and
V.
Bekeris
,
Physica C
279
,
95
(
1997
).
25.
B. A.
Albiss
,
Supercond. Sci. Technol.
18
,
1222
(
2005
).
26.
G. L.
Bhalla
,
P. A.
Malik
, and
K. K.
Singh
,
Physica C
391
,
17
(
2003
).
27.
G. L.
Bhalla
, “
Pratima
,”
Supercond. Sci. Technol.
20
,
1120
(
2007
).
28.
K. A.
Shaikhutdinov
,
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
, and
M. I.
Petrov
,
Supercond. Sci. Technol.
20
,
491
(
2007
).
29.
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
,
K. A.
Shaikhutdinov
, and
M. I.
Petrov
,
Phys. Solid State
48
,
826
(
2006
).
30.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Dubrovskiy
,
S. I.
Popkov
,
K. A.
Shaykhutdinov
, and
M. I.
Petrov
,
J. Supercond. Nov. Magn.
21
,
243
(
2008
).
31.
Y. J.
Quian
,
Z. M.
Tang
,
K. Y.
Chen
,
B.
Zhou
,
J. W.
Qui
,
B. C.
Miao
, and
Y. M.
Cai
,
Phys. Rev. B
39
,
4701
(
1989
).
32.
S.
Shifang
,
Z.
Yong
,
P.
Guoqian
,
Y.
Daoq
,
Z.
An
,
C.
Zuyao
,
Q.
Yitai
,
K.
Eiyan
, and
Z.
Qirui
,
Europhys. Lett.
6
(
4
),
359
(
1988
).
33.
M.
Celasco
,
A.
Masoero
,
P.
Mazzetti
, and
A.
Stepanescu
,
Phys. Rev. B
44
,
5366
(
1991
).
34.
D.
Daghero
,
P.
Mazzetti
,
A.
Stepanescu
, and
P.
Tura
,
Phys. Rev. B
66
,
184514
(
2002
).
35.
P.
Mune
,
F. C.
Fonseca
,
R.
Muccillo
, and
R. F.
Jardim
,
Physica C
390
,
363
(
2003
).
36.
C. A. M.
dos Santos
,
M. S.
da Luz
,
B.
Ferreira
, and
A. J. S.
Machado
,
Physica C
391
,
345
(
2003
).
37.
N. D.
Kuz’michev
,
JETP Lett.
74
,
262
(
2001
).
38.
V. V.
Derevyanko
,
T. V.
Sukhareva
, and
V. A.
Finkel
,
Techn. Phys.
53
,
321
(
2008
).
39.
T. V.
Sukhareva
and
V. A.
Finkel
,
Phys. Solid State
50
,
1001
(
2008
).
40.
T. V.
Sukhareva
and
V. A.
Finkel
,
JETP
107
,
787
(
2008
).
41.
A.
Altinkok
,
K.
Kilic
,
M.
Olutas
, and
A.
Kilic
,
J. Supercond. Nov. Magn.
26
,
3085
(
2013
).
42.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Bykov
,
S. V.
Semenov
,
S. I.
Popkov
,
A. A.
Dubrovskii
,
K. A.
Shaykhutdinov
, and
M. I.
Petrov
,
Phys. Solid State
53
,
922
(
2011
).
43.
D.
Lopez
and
F.
de la Cruz F
,
Phys. Rev. B
43
(
13
),
11478
(
1991
).
44.
D.
Lopez
,
R.
Decca
, and
F.
de la Cruz
,
Supercond. Sci. Technol.
5
(
5
),
276
(
1992
).
45.
L.
Ji
,
M. S.
Rzchowski
,
N.
Anand
, and
M.
Tinkham
,
Phys. Rev. B
47
,
470
(
1993
).
46.
M.
Prester
,
E.
Babic
,
M.
Stubicar
, and
P.
Nozar
,
Phys. Rev. B
49
(
N10
),
6967
(
1994
).
47.
M.
Prester
,
Supercond. Sci. Technol.
11
,
333
(
1998
).
48.
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
,
S. V.
Semenov
,
A. A.
Bykov
,
E. I.
Sabitova
,
A. A.
Dubrovskiy
,
K. A.
Shaikhutdinov
, and
M. I.
Petrov
,
J. Supercond. Nov. Magn.
24
,
2129
(
2011
).
49.
V. V.
Derevyanko
,
T. V.
Sukhareva
,
V. A.
Finkel
, and
Y. N.
Shakhov
,
Phys. Solid State
56
,
649
(
2014
).
50.
J. E.
Evetts
and
B. A.
Glowacki
,
Cryogenics
28
,
641
(
1988
).
51.
M. N.
Kunchur
and
T. R.
Askew
,
J. Appl. Phys.
84
(
N12
),
6763
(
1998
).
52.
E.
Altshuler
,
J.
Musa
,
J.
Barroso
,
A. R. R.
Papa
, and
V.
Venegas
,
Cryogenics
33
,
308
(
1993
).
53.
P.
Mune
,
E.
Govea-Alcaide
, and
R. F.
Jardim
,
Physica C
354
,
275
(
2001
).
54.
M. E.
McHenry
,
M. P.
Maley
, and
J. O.
Willis
,
Phys. Rev. B
40
,
2666
(
1989
).
55.
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
,
S. V.
Semenov
,
A. A.
Bykov
,
K. A.
Shaykhutdinov
,
D. M.
Gokhfeld
, and
M. I.
Petrov
,
Physica C
470
,
61
(
2010
).
56.
S. V.
Semenov
,
D. A.
Balaev
,
M. A.
Pochekutov
, and
D. A.
Velikanov
,
Phys. Solid State
59
,
1291
(
2017
).
57.
A.
Palau
,
T.
Puig
,
X.
Obradors
,
E.
Pardo
,
C.
Navau
,
A.
Sanchez
,
A.
Usoskin
,
H. C.
Freyhardt
,
L.
Fernández
,
B.
Holzapfel
, and
R.
Feenstra
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
230
(
2004
).
58.
V.
Ambegaokar
and
B. I.
Halperin
,
Phys. Rev. Lett.
22
,
1364
(
1969
).
59.
D. A.
Balaev
,
D. M.
Gokhfeld
,
A. A.
Dubrovskii
,
S. I.
Popkov
,
K. A.
Shaykhutdinov
, and
M. I.
Petrov
,
JETP
105
,
1174
(
2007
).
60.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Dubrovskii
,
K. A.
Shaykhutdinov
,
S. I.
Popkov
,
D. M.
Gokhfeld
,
Y. S.
Gokhfeld
, and
M. I.
Petrov
,
JETP
108
,
241
(
2009
).
61.
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
,
E. I.
Sabitova
,
S. V.
Semenov
,
K. A.
Shaykhutdinov
,
A. V.
Shabanov
, and
M. I.
Petrov
,
J. Appl. Phys.
110
,
093918
(
2011
).
62.
D. A.
Balaev
,
S. V.
Semenov
, and
M. I.
Petrov
,
J. Supercond. Nov. Magn.
27
,
1425
(
2014
).
63.
D. A.
Balaev
,
S. V.
Semenov
, and
M. I.
Petrov
,
Phys. Solid State
55
,
2422
(
2013
).
64.
D. A.
Balaev
,
S. V.
Semenov
, and
M. A.
Pochekutov
,
J. Appl. Phys.
122
,
123902
(
2017
).
65.
S.
Senoussi
,
J. Phys. III France
2
,
1041
(
1992
).
66.
D. M.
Gokhfeld
,
Phys. Solid State
56
,
2380
(
2014
).
67.
B.
Andrzejewski
,
E.
Guilmeau
, and
C.
Simon
,
Supercond. Sci. Technol.
14
,
904
(
2001
).
68.
E. B.
Sonin
,
JETP Lett.
47
,
496
(
1988
).
69.
V. V.
Val’kov
and
B. P.
Khrustalev
,
Sov. Phys. JETP
80
,
680
(
1995
).
70.
D. M.
Gokhfel’d
,
D. A.
Balaev
,
S. V.
Semenov
, and
M. I.
Petrov
,
Phys. Solid State
57
(
N 11
),
2145
(
2015
).
71.
K. A.
Shaikhutdinov
,
D. A.
Balaev
,
S. I.
Popkov
, and
M. I.
Petrov
,
Phys. Solid State
51
,
1105
(
2009
).
72.
A.
Kilic
,
K.
Kilic
,
S.
Senoussi
, and
K.
Demir
,
Physica C
294
,
203
(
1998
).
73.
J.
Barden
and
M. J.
Stephen
,
Phys. Rev.
140
(
N4A
),
A1197
(
1965
).
74.
R. L.
Peterson
and
J. W.
Ekin
,
Phys. Rev. B
37
,
9848
(
1988
).
75.
M.
Kariminezhad
and
M.
Akhavan
,
Physica C
423
,
163
(
2005
).
76.
S. V.
Semenov
and
D. A.
Balaev
,
Physica C
550
,
19
(
2018
).
77.
P. G.
de Gennes
,
Rev. Mod. Phys.
36
,
225
(
1964
).
78.
M. Y.
Kupriyanov
,
Sov. J. Low Temp. Phys.
7
,
342
(
1981
).
79.
U.
Gunsenheimer
,
U.
Schüssler
, and
R.
Kümmel
,
Phys. Rev. B
49
,
6111
(
1994
).
You do not currently have access to this content.