Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 255-263 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002503025500

Properties of high-Tc superconductors at RF and microwaves : experimental data and some model notions

O.G. Vendik, A.B. Kozyrev et A. Yu. Popov

Department of Physical Electronics, V. I. Ulyanov (Lenin) Institute of Electrical Engineering, 197022 Leningrad, U.S.S.R.

Abstract
In this paper we try to summarize experimental data on high-Tc superconductors (HTSC) behaviour in RF and microwave electromagnetic field accumulated to this day. The main emphasis is made on Y-Ba-Cu-O material for which the most complete information is available. We show that it is intergranular junctions that play an essential role in the formation of electromagnetic properties of the ceramics with p ≅ 10-4 Ω x m. We suggest a model of the HTSC single crystal where the charge carriers are tunneling « biholes » obeying the Bose statistics and are localized within a unit cell. This model can describe field penetration depth and critical current density as a functions of temperature as well as temperature and frequency dependence of surface resistance. The presence of normal conducting regions can be a course of HTSC single crystal residual resistance. A close agreement between experimental data and model calculations is demonstrated.

Résumé
Nous tentons dans cet article de résumer le comportement expérimental obtenu à ce jour des supraconducteurs à haute température critique (SHTC) dans les domaines rf et micro-onde. La majeure partie de notre étude se rapporte à l'YBaCuO pour lequel les données expérimentales sont les plus nombreuses. Nous démontrons que les jonctions intergranulaires jouent un rôle essentiel pour les propriétés électromagnétiques des céramiques dont la résistivité est de l'ordre de ρ ~ 1 000 Ω x cm. Nous proposons un modèle pour les monocristaux de SHTC où les porteurs de charges sont des « bi-trous » localisés au sein d'une cellule élémentaire obéissant à la statistique de Bose et agissant par effet tunnel. Ce modèle peut décrire les évolutions en température de la profondeur de pénétration du champ et de la densité de courant critique ainsi que les évolutions en température et fréquence de la résistance de surface. La présence de régions normales localisées aux macles entre des domaines supraconducteurs peut être la cause de la résistance résiduelle observée dans les monocristaux de SHTC. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les déductions de nos modèles.

PACS
7430G - Superconductor response to electromagnetic fields.
7450 - Superconductor tunnelling phenomena, proximity effects, and Josephson effect.
7460J - Critical currents in type II superconductors.
7430C - Magnetic properties of superconductors.
7470V - Perovskite phase superconductors.

Key words
critical current density superconductivity -- high temperature superconductors -- penetration depth superconductivity -- superconductive tunnelling -- surface conductivity -- RF fields -- microwave fields -- intergranular junctions -- electromagnetic properties -- ceramics -- single crystal -- tunneling -- biholes -- Bose statistics -- penetration depth -- critical current density -- surface resistance -- residual resistance -- Y Ba Cu O