Investigation into superconducting Y-Ba-Cu-O films containing regions of weak superconductivity and biased at I >> IC

Abstract

Current distribution in YBa₂Cu₃O_7-x superconducting thin film micro-bridges containing laser–written Π-shaped channel for easy vortex motion have been investigated in a narrow range of temperatures ranging from 85.7 to 90.2 K, which are below the critical temperature T_c of the material. In the range of the before mentioned temperatures the current-self magnetic field produced, Abrikosov magnetic vortices/anti-vortices appear in the partially deoxygenated (x ~ 0.2) channel and move coherently identifying itself as Josephson–like voltage “steps” in nonlinear current–voltage dependences. Bias current creates Lorentz force F_L, pushing vortices along the LW-channel from its edges towards the centre. As follows from current-voltage dependences, vortices start moving at I = I_c. This current already satisfies condition F_L >> F_p (where F_p – is pinning force in the film). Our results confirm that coherent vortex motion in the channel holds even at high biasing current when I ~ 200I_c. However, at these biasing currents, the width of voltage steps appears to be shorter than at lower current. This phenomenon has been explained by means of the onset of additional vortex motion in the laser untreated regions of the superconducting device. These regions are located in between the Π-shaped channel for easy vortex motion. Our results also demonstrate the possibility of investigating the electric properties of the mixed state superconductor by means of current dissipation due to the onset of coherent vortex motion.

Article in Lithuanian.

Stiprios I >> IC elektros srovės tankio pasiskirstymas plonuose Y-Ba-Cu-O sluoksniuose, turinčiuose silpnojo superlaidumo sritis

Santrauka. Nagrinėjamas elektros srovės pasiskirstymas YBa₂Cu₃O_7-x superlaidininko plonuose sluoksniuose, kuriuose lazerio spinduliu suformuoti Π formos sūkurių kanalai. Superlaidžiajame darinyje atsiradus sūkurių kanalui, srovės tankis lokaliose darinio vietose gali skirtis 5 ir daugiau kartų, priklausomai nuo kanalo geometrijos. Darbe eksperimentiškai nustatyta, kad Abrikosovo magnetinių sūkurių koherentinis judėjimas sūkurių kanale siaurame temperatūrų ruože nuo 85,1 K iki 90,2 K prasideda superlaidžiuoju dariniu tekant I ~ I_c ir išlieka iki ypač stiprių srovių I > 200I^{1st step}. Čia I^{1st step} – srovės stipris, kuriam esant sūkurių kanale vyksta koherentinis sūkurių judėjimas, o I_c – kritinė superlaidininko srovė. Koherentinis sūkurių judėjimas kanalo srityje eksperimentuose pasireiškia darinių voltamperinėse charakteristikose elektros įtampos „laipteliais“, kurių aukštis beveik nepriklauso nuo dariniu tekančios srovės stiprio. Eksperimentiniai rezultatai paaiškinti koherentinio sūkurių judėjimo ypatumais Π formos sūkurių kanalu.

Raktiniai žodžiai: superlaidininkas, plonas sluoksnis, krizinė superlaidininko srovė, Abrikosovo magnetinis sūkurys, sūkurių kanalas, prieraišos jėga, Lorenco jėga.

Keyword : superlaidininkas, plonas sluoksnis, krizinė superlaidininko srovė, Abrikosovo magnetinis sūkurys, sūkurių kanalas, prieraišos jėga, Lorenco jėga