J. Phys. France 50, 2857-2868 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500180285700

The « irreversibility line » of Bi2-xPbxSr2Ca2Cu3O10 : a possible breakdown of an intrinsic proximity effect

P. de Rango¹, B. Giordanengo¹, R. Tournier¹, A. Sulpice¹, J. Chaussy¹, G. Deutscher¹, J.L. Genicon¹, P. Lejay¹, R. Retoux² et B. Raveau<sup>2

1</sup>  Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, associé à l'Université Joseph Fourier, Centre National de la Recherche Scientifique, B.P. 166X, 38042 Grenoble Cedex, France
²  Laboratoire de Cristallographie et de Chimie du Solide, I.S.M.R.A., Université de Caen, 14032 Caen Cedex, France

Abstract
The study of the magnetization « irreversibility line » of a Bi2-xPbxSr2Ca2Cu3O10 compound with a critical temperature T c of 110 K is presented. At low temperatures, we observe H* ˜ e-T/T0 and close to Tc, H* ˜ (1 - T/Tc) 3/2. The reversible magnetization as a function of the magnetic field H obeys the laws calculated for the Abrikosov flux lattice of an ideal superconductor when Hc1 H Hc2. Even far from Tc, magnetization decreases linearly with T. The exponential behavior of H*(T) can be interpreted by the existence of a breakdown field in which a proximity effect induced superconductivity is destroyed. The structure may be seen as a superlattice composed of laminae alternatively normal and superconducting. The normal laminae could be the SrO-BiO-BiO-SrO layers, the superconducting ones being the 3 CuO layers. The strong dependence of the critical current with magnetic field is explained by the weakening of the correlation energy of vortices at the phase transition corresponding to the breakdown by the magnetic field of an induced superconductivity in the normal laminae.

Résumé
La ligne d'« irréversibilité » de l'aimantation H*(T) d'un composé granulaire supraconducteur Bi2-xPb xSr2Ca2Cu3O10 ayant une température critique Tc de 110 K a été étudiée. A basses températures, on observe H* ˜ e-T /T0 et près de Tc le comportement universel H* ˜ (1-T/Tc)3/2 . L'aimantation réversible obéit, en fonction du champ magnétique H, aux lois calculées pour le réseau de vortex d'un supraconducteur idéal quand Hc1 H Hc2. L'aimantation décroit linéairement avec T, jusqu'à des températures très inférieures à Tc. On interprète la loi exponentielle de basses températures par l'existence d'un champ critique H* détruisant la supraconductivité induite par effet de proximité. On se représente la structure comme un super-réseau fait de feuillets alternativement normaux et supraconducteurs. Les feuillets normaux pourraient être constitués des plans SrO-BiO-BiO-SrO, les feuillets supraconducteurs étant associés aux 3 plans CuO. La forte dépendance du courant critique avec le champ magnétique s'expliquerait donc par l'affaiblissement de l'énergie de corrélation des vortex à la transition de phase quand la supraconductivité induite dans les feuillets normaux est détruite par le champ magnétique.

PACS
7425H - Magnetic properties.
7472H - Bi-based cuprates.

Key words
bismuth compounds -- calcium compounds -- critical currents -- high temperature superconductors -- lead compounds -- magnetisation -- mixed state -- proximity effect -- strontium compounds