Dinamika vikhrey v sverkhprovodyashchey poloske mons bokovym razrezom

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Экспериментально и теоретически исследованы транспортные характеристики сверхпроводящих полосок MoN с одиночным разрезом около одного из краев сверхпроводника в нулевом и слабом магнитных полях. Наличие разреза позволяет реализовать режимы с одним или несколькими одновременно движущимися вихрями Абрикосова, число которых контролируется величиной приложенного тока. На вольтамперной характеристике изменение количества вихрей сопровождается появлением «кинка», хорошо различимого на зависимости дифференциального сопротивления от тока. Это позволяет найти среднюю скорость v¯ вихрей (в том числе и одиночного вихря) и диапазоны токов/напряжений с известным количеством движущихся вихрей. Найденная таким способом скорость вихрей для наших сверхпроводящих полосококазалась слабо зависящей от тока и близка к максимальному значению v¯max ≈ 3 км/c, когда происходит переход сверхпроводника в нормальное состояние. Величина максимальной скорости сравнима с известными значениями для сверхпроводников типа Nb, NbN, YBCO, но в несколько раз меньше, чем в сверхпроводниках типа MoSi, NbC, Pb. Обсуждается, что различие максимальных скоростей вихрей связано с разными временами изменения модуля сверхпроводящего параметра порядка в различных сверхпроводящих материалах.

Әдебиет тізімі

  1. O. V. Dobrovolskiy, D. Yu. Vodolazov, F. Porrati, R. Sachser, V. M. Bevz, M. Yu. Mikhailov, A. V. Chumak, and M. Huth, Ultra-Fast Vortex Motion in a Direct-Write Nb-C Superconductor, Nature Comm. 11, 3291 (2020).
  2. B. Budinska, B. Aichner, D. Yu. Vodolazov, M. Yu. Mikhailov, F. Porrati, M. Huth, A. V. Chumak, W. Lang, and O. V. Dobrovolskiy, Rising Speed Limits for Fluxons via Edge-Quality Improvement in Wide MoSi Thin Films, Phys. Rev. A 17, 034072 (2022).
  3. D. Y. Vodolazov, Single-Photon Detection by a Dirty Current-Carrying Superconducting Strip Based on the Kinetic-Equation Approach, Phys. Rev. A 7, 034014 (2017).
  4. B. I. Ivlev, S. Mejia-Rosales, and M. N. Kunchur, Cherenkov Resonances in Vortex Dissipation in Superconductors, Phys. Rev. B 60, 12419 (1999).
  5. L. N. Bulaevskii and E. M. Chudnovsky, Sound Generation by the Vortex Flow in Type-II Superconductors, Phys. Rev. B 72, 094518 (2005).
  6. O. V. Dobrovolskiy, Q. Wang, D. Yu. Vodolazov, B. Budinska, R. Sachser, A. V. Chumak, M. Huth, and A. I. Buzdin, Cherenkov Radiation of Spin Waves by Ultra-Fast Moving Magnetic Flux Quanta, http://arxiv.org/abs/2103.10156v1 (2021).
  7. A. Shekhter, L. N. Bulaevskii, and C. D. Batista, Vortex Viscosity in Magnetic Superconductors due to Radiation of Spin Waves, Phys. Rev. Lett. 106, 037001 (2011).
  8. A. A. Bespalov, A. S. Melnikov, and A. I. Buzdin, Magnon Radiation by Moving Abrikosov Vortices in Ferromagnetic Superconductors and Superconductor- Ferromagnet Multilayers, Phys. Rev. B 89, 054516 (2014).
  9. A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga, and B. Hillebrands, Magnon Spintronics, Nature Phys. 11, 453 (2015).
  10. D. Bozhko, V. Vasyuchka, A. Chumak, and A. Serga, Magnon-Phonon Interactions in Magnon Spintronics, Low Temp. Phys. 46, 462 (2020); https://doi.org/10.1063/10.0000872.
  11. I. A. Golovchanskiy, N. N. Abramov, V. S. Stolyarov, V. V. Bolginov, V. V. Ryazanov, A. A. Golubov, and A. V. Ustinov, Ferromagnet/Superconductor Hybridization for Magnonic Applications, Adv. Func. Mater 28, 1802375 (2018).
  12. O. V. Dobrovolskiy, R. Sachser, T. Br¨acher, T. B¨ottcher, V. V. Kruglyak, R. V. Vovk, V. A. Shklovskij, M. Huth, B. Hillebrands, and A. V. Chumak, Magnon-Fluxon Interaction in a Ferromagnet/Superconductor Heterostructure, Nature Phys. 15, 477 (2019); https://doi.org/10.1038/s41567-019-0428-5.
  13. J. Bardeen and M. J. Stephen, Theory of the Motion of Vortices in Superconductors, Phys. Rev. 140, A1197 (1965).
  14. M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, McGraw-Hill New York (1996).
  15. А. И. Ларкин, Ю. Н. Овчинников, Нелинейная проводимость сверхпроводников в смешанном состоянии, ЖЭТФ 68, 1915 (1975).
  16. Л. Е. Мусиенко, И. М. Дмитриенко, В. Г. Волоцкая, О нелинейной проводимости тонких пленок в смешанном состоянии, Письма в ЖЭТФ 31, 603 (1980).
  17. A. I. Bezuglyj and V. A. Shklovskij, E ect of Self-Heating on Flux Flow Instability in a Superconductor near Tc, Physica C 202, 234 (1992).
  18. D. Yu. Vodolazov, Flux-Flow Instability in a Strongly Disordered Superconducting Strip with an Edge Barrier for Vortex Entry, Supercond. Sci. Technol. 32, 115013 (2019).
  19. K. S. Ilin, M. Lindgren, M. Currie, A. D. Semenov, G. N. Goltsman, and R. Sobolewski, Picosecond Hot-Electron Energy Relaxation in NbN Superconducting Photodetectors, Appl. Phys. Lett. 76, 2752 (2000).
  20. L. Zhang, L. You, X. Yang, J. Wu, C. Lv, Q. Guo, W. Zhang, H. Li, W. Peng, Z. Wang, and X. Xie, Hotspot Relaxation Time of NbN Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors on Various Substrates, Sci. Rep. 8, 1486 (2018).
  21. A. V. Silhanek, A. Leo, G. Grimaldi, G. R. Berdiyorov, M. V. Milosevic, A. Nigro, S. Pace, N. Verellen, W. Gillijns, V. Metlushko, B. Ilic, Xiaobin Zhu, and V. V. Moshchalkov, In uence of Arti cial Pinning on Vortex Lattice Instability in Superconducting Films, New J. Phys. 14, 053006 (2012).
  22. V. A. Shklovskij, A. P. Nazipova, and O. V. Dobrovolskiy, Pinning E ects on Self-Heating and Flux-Flow Instability in Superconducting Films Near Tc, Phys. Rev. B 95, 184517 (2017).
  23. O. V. Dobrovolskiy, V. A. Shklovskij, M. Hanefeld, M. Zorb, L. Kohs, and M. Huth, Pinning E ects on Flux-Flow Instability in Epitaxial Nb Thin Films, Supercond. Sci. Technol. 30, 085002 (2017).
  24. A. I. Bezuglyj, V. A. Shklovskij, R.V. Vovk, V. M. Bevz, M. Huth, and O. V. Dobrovolskiy, Local Flux-Flow Instability in Superconducting Films near Tc, Phys. Rev. B 99, 174518 (2019).
  25. S. S. Ustavschikov, M. Yu. Levichev, I. Yu. Pashenkin, A. M. Klushin, and D. Yu. Vodolazov, Approaching Depairing Current in Dirty Superconducting Strip Covered by Low Resistive Normal Metal, Supercond. Sci. Technol. 34, 015004 (2021).
  26. G. Grimaldi, A. Leo, P. Sabatino, G. Carapella, A. Nigro, S. Pace, V. V. Moshchalkov, and A. V. Silhanek Speed limit to the Abrikosov Lattice in Mesoscopic Superconductors, Phys. Rev. B 92, 024513 (2015).
  27. Л. Г. Асламазов, А. И. Ларкин, Эффект Джозефсона в широких сверхпроводящих мостиках, ЖЭТФ 68, 766 (1975).
  28. A. K. Geim, S. V. Dubonos, J. G. S. Lok, M. Henini, and J. C. Maan, Paramagnetic Meissner E ect in Small Superconductors, Nature 396, 144 (1998).
  29. V. M. Bevz, B. Budinska, S. Lamb-Camarena, S. O. Shpilinska, C. Schmid, M. Yu. Mikhailov, W. Lang, and O. V. Dobrovolskiy, Vortex Chains and Vortex Jets in MoSi Microbridges, Phys. Status Sol. (RRL) 2200513 (2023), https://doi.org/10.1002/pssr.202200513.
  30. V. M. Bevz, M. Yu. Mikhailov, B. Budinsk'a, S. Lamb-Camarena, S. O. Shpilinska, A. V. Chumak, M. Urb'anek, M. Arndt, W. Lang, and O. V. Dobrovolskiy, Vortex Counting and Velocimetry for Slitted Superconducting Thin Strips, Phys. Rev. Appl. 19, 034098 (2023).
  31. A. Leo, G. Grimaldi, R. Citro, A. Nigro, S. Pace, and R. P. Huebener, Quasiparticle Scattering Time in Niobium Superconducting Films, Phys. Rev. B 84, 014536-1-7 (2011).
  32. M. J. M. E. de Nivelle, G. J. Gerritsma, H. Rogalla, Coherent Vortex Motion in YBaCuO Nanobridges Prepared by a Substrate-Etching Technique, Physica C 233, 185 (1994).
  33. M. V. Pedyash, G. J. Gerritsma, D. H. A. Blank, and H. Rogalla, Coherent Vortex Motion in Superconducting Nanobridges Based on YBCO Thin Films, IEEE Trans. Appl. Supercond. 5, 1387 (1995).
  34. L. Embon, Y. Anahory, Z. L. Jelic, E. O. Lachman, Y. Myasoedov, M. E. Huber, G. P. Mikitik, A. V. Silhanek, M. V. Milosevic, A. Gurevich, and E. Zeldov, Imaging of Super-Fast Dynamics and Flow Instabilities of Superconducting Vortices, Nature Comm. 8, 85 (2017).
  35. C. C. Уставщиков, М. Ю. Левичев, Н. Ю. Пашенькин, Н. С. Гусев, С. А. Гусев, Д. Ю. Водолазов, Отрицательное дифференциальное сопротивление и ступеньки Шапиро в полоске MoN с разрезом, Письма в ЖЭТФ 115, 658 (2022).
  36. C. C. Уставщиков, М. Ю. Левичев, Н. Ю. Пашенькин, Н. С. Гусев, С. А. Гусев, Д. Ю. Водолазов, Диодный эффект в сверхпроводящей гибридной полоске Cu/MoN с боковым разрезом, ЖЭТФ 162, 262 (2022).
  37. P. Du, W. A. Kibbe, and S. M. Lin, Improved Peak Detection in Mass Spectrum by Incorporating Continuous Wavelet Transform-Based Pattern Matching, Bioinformatics 22, 2059 (2006).
  38. N. Haberkorn, Thickness Dependence of the Flux-Flow Velocity and the Vortex Instability in Nanocrystalline γ-Mo2N Thin Films, Thin Solid Films 759, 139475 (2022).
  39. Z. L. Xiao, P. Voss-deHaan, G. Jakob, T. Kluge, P. Haibach, H. Adrian, and E. Y. Andrei, Flux-Flow Instability and its Anisotropy in BSCCO Superconducting Films, Phys. Rev. B 59, 1481 (1999).
  40. B. I. Ivlev and N. B. Kopnin, Electric Currents and Resistive States in Thin Superconductors, Adv. Phys. 33, 47 (1984).
  41. Y. Korneeva, I. Florya, S. Vdovichev, M. Moshkova, N. Simonov, N. Kaurova, A. Korneev, and G. Goltsman, Comparison of Hot Spot Formation in NbN and MoN Thin Superconducting Films After Photon Absorption, IEEE Trans. Appl. Supercond. 27, 2201504 (2017).
  42. A. I. Bezuglyj, V. A. Shklovskij, B. Budinska, B. Aichner, V. M. Bevz, M. Yu. Mikhailov, D. Yu. Vodolazov, W. Lang, and O. V. Dobrovolskiy, Vortex Jets Generated by Edge Defects in Current-Carrying Superconductor Thin Strips, Phys. Rev. B 105, 214507 (2022).
  43. D. Y. Vodolazov and F. M. Peeters, Rearrangement of the Vortex Lattice due to Instabilities of Vortex Flow, Phys. Rev. B 76, 014521 (2007).
  44. Л. Г. Асламазов, С. В. Лемпицкий, Резистивное состояние в широких сверхпроводящих пленках, ЖЭТФ 84, 2216 (1983).
  45. С. В. Лемпицкий, Линии проскальзывания фазы в широких сверхпроводящих пленках, ЖЭТФ 90, 793 (1986).
  46. M. Tinkham, Nonequilibrium, Superconductivity, Phonons, and Kapitza Boundaries, in Proceedings of NATO Advanced Study Institutes, Vol. B65, ed. by K. E. Gray, Plenum Press, New York (1981), p. 231.
  47. J. A. Pals and J. Wolter, Phys. Lett. A 70, 150 (1979).
  48. F. S. Jelila, J. P. Maneval, F. R. Ladan, F. Chibane, A. Marie-de-Ficquelmont, L. Mechin, J. C. Villegier, M. Aprili, and J. Lesueur, Phys. Rev. Lett. 81, 1933 (1998).
  49. R. J. Watts-Tobin, Y. Krahenbuhl, and L. Kramer, Nonequilibrium Theory of Dirty, Current-Carrying Superconductors: Phase-slip Oscillators in Narrow Filaments near Tc, J. Low Temp. Phys. 42, 459 (1981).
  50. D. Y. Vodolazov and F. M. Peeters, Strong In uence of Nonlocal Nonequilibrium E ects on the Dynamics of the Order Parameter in a Phase-Slip Center: Ring Studies, Phys. Rev. B 81, 184521 (2010).

© Russian Academy of Sciences, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>