The Critical Temperature of Superconducting Aluminum Films

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The R(T) dependences of thin superconducting aluminum films deposited on leucosapphire and gallium arsenide substrates by electron beam sputtering and molecular beam epitaxy have been experimen-tally studied. Regardless of morphology, a noticeable increase in the critical temperature of the supercon-ducting transition with a decrease in the film thickness is found. The effect is interpreted as a manifestation of the quantum size effect.

About the authors

K. Yu. Arutyunov

National Research University Higher School of Economics; Kapitsa Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Email: karutyunov@hse.ru
Moscow, 101000 Russia; Moscow, 119334 Russia

E. A. Sedov

National Research University Higher School of Economics; Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: karutyunov@hse.ru
Moscow, 101000 Russia; Moscow, 119991 Russia

V. V. Zavialov

National Research University Higher School of Economics; Kapitsa Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Email: karutyunov@hse.ru
Moscow, 101000 Russia; Moscow, 119334 Russia

A. Stavrinidis

Institute of Electronic Structures and Lasers, Hellenic Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH); Department of Physics, University of Crete

Email: karutyunov@hse.ru
Heraklion, GR-700 13 Greece; Heraklion, GR-700 13 Greece

G. Stavrinidis

Institute of Electronic Structures and Lasers, Hellenic Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH); Department of Physics, University of Crete

Email: karutyunov@hse.ru
Heraklion, GR-700 13 Greece; Heraklion, GR-700 13 Greece

Z. Chatzopoulos

Institute of Electronic Structures and Lasers, Hellenic Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH); Department of Physics, University of Crete

Email: karutyunov@hse.ru
Heraklion, GR-700 13 Greece; Heraklion, GR-700 13 Greece

A. Adikimenakis

Institute of Electronic Structures and Lasers, Hellenic Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH); Department of Physics, University of Crete

Email: karutyunov@hse.ru
Heraklion, GR-700 13 Greece; Heraklion, GR-700 13 Greece

G. Konstantinidis

Institute of Electronic Structures and Lasers, Hellenic Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH); Department of Physics, University of Crete

Email: karutyunov@hse.ru
Heraklion, GR-700 13 Greece; Heraklion, GR-700 13 Greece

N. Florini

Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki

Email: karutyunov@hse.ru
Thessaloniki, GR-541 24 Greece

P. Chatzopoulou

Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki

Email: karutyunov@hse.ru
Thessaloniki, GR-541 24 Greece

T. Kehagias

Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki

Email: karutyunov@hse.ru
Thessaloniki, GR-541 24 Greece

G. P. Dimitrakopulos

Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki

Email: karutyunov@hse.ru
Thessaloniki, GR-541 24 Greece

F. Komninou

Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki

Author for correspondence.
Email: karutyunov@hse.ru
Thessaloniki, GR-541 24 Greece

References

  1. Shalnikov A. Superconducting thin films // Nature. 1938. V. 142. P. 74.
  2. Ginzburg V.L. Concerning Surface Superconductivity // JETP. 1964. V. 47. P. 2318–2320.
  3. Thomson C.J., Blatt J.M. Shape Resonances in Superconductors – Simplified Theory // Phys. Letters. 1963. V. 5. № 1. P. 6–9.
  4. Blatt J.M., Thomson C.J. Shape Resonances in Superconducting Thin Films // Phys. Rev. Letter. 1963. V. 10. № 8. P. 332–334.
  5. Shanenko A.A., Croitoru M.D., Peeters F.M. Quantum-size effects on Tc in superconducting nanofilms // Europhysics Letters. 2006. V. 76. № 3. P. 498–504.
  6. Shanenko A.A., Croitoru M.D., Peeters F.M. Oscillations of the superconducting temperature induced by quantum well states in thin metallic films: Numerical solution of the Bogoliubov–de Gennes equations // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 014519–014529.
  7. Arutyunov K.Yu., Zavialov V.V., Sedov E.A., Golokole-nov I.A., Zarudneva A.A., Shein K.V., Trun’kin I.N., Vasiliev A.L., Konstantinidis G., Stavrinidis A., Stavrinidis G., Croitoru M.D., Shanenko A.A. Nanoarchitecture: Toward Quantum-Size Tuning of Superconductivity // Phys. Status Solidi RRL. 2019. V. 13. № 1800317. P. 1–5.
  8. Orr B.G., Jaeger H.M., Goldman A.M. Transition-Temperature Oscillations in Thin Superconducting Films // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 53. № 21. P. 2046–2049.
  9. Yang Guo, Yan-Feng Zhang, Xin-Yu Bao, Tie-Zhu Han, Zhe Tang, Li-Xin Zhang, Wen-Guang Zhu, E.G. Wang, Qian Niu, Z.Q. Qiu, Jin-Feng Jia, Zhong-Xian Zhao, Qi-Kun Xue. Superconductivity modulated by quantum size effects // Science. 2004. V. 306. P. 1915–1917.
  10. Shanenko A.A, Croitoru M.D., Zgirski M., Peeters F.M., Arutyunov K.Yu. Size dependent enhancement of superconductivity in nanowires // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. № 052502. P. 1–4.
  11. Parmenter R. H. Size Effect in a Granular Superconductor // Phys. Rev. 1968. V. 166. № 2. P. 392–396.
  12. Roger W., Abeles B. Superconductivity in Granular Aluminum Films. // Phys. Rev. 1967. V. 168. № 2. P. 444–450.
  13. Deutscher G., Fenichel H., Gershenson M., Grünbaum E., Ovadyahu Z. Transition to Zero Dimensionality in Granular Aluminum Superconducting Films // J. Low Temp. Phys. 1973. V. 10. № 1/2. P. 231–243.
  14. Matsuo S., Sugiura H., Noguchi S. Superconducting Transition Temperature of Aluminum, Indium, and Lead Fine Particles // J. Low Temp. Phys. 1974. V. 15. № 5/6. P. 481–491.
  15. Wells G.L., Jackson J.E., Mitchell E.N. Superconducting Tunnelling in Single-Crystal and Polycrystal Films of Aluminum // Phys. Rev. B. 1970. V. 1. № 9. P. 3636–3644.
  16. Chubov P.N., Eremenko V.V., Pilipenko Yu.A. Dependence of The Critical Temperature and Energy Gap on The Thickness of Superconducting Aluminum Films // Soviet Physics JETP. 1969. V. 28. № 3. P. 389–395.
  17. Lock J.M. Penetration of Magnetic Fields into Superconductors III. Measurements on Thin Films of Tin, Lead and Indium // Proc. R. Soc. Lond. 1951. V. A 208. P. 391–408.
  18. Cooper L.N. Superconductivity in the Neighborhood of Metallic Contacts // Phys. Rev. Lett. 1961. V. 6. P. 869–873.
  19. De Gennes P.G. Boundary Effects in Superconductors // Rev. Mod. Phys. 1964. V. 36. P. 225 –238.
  20. Суслов И.М. “Переход Андерсона” в сверхпроводящих сверхрешетках // СФХТ. 1991. Т. 4 № 6. С. 1065–1072.
  21. Суслов И.М. Поверхностные эффекты в сверхпроводниках // СФХТ. 1991. Т. 4. № 11. С. 2093–2106.
  22. Кротов Ю.А., Суслов И.М. О возможном пути повышения Tc оксидных сверхпроводников // ЖЭТФ. 1993. Т. 103 № 4. С. 1394–1403.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (174KB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (46KB)
Indexing metadata
5.

Download (90KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».