Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие
Проанализированы результаты экспериментальных исследований критических токов и некоторых неравновесных явлений в тонких оловянных пленках различной ширины w. Обычно тонкие сверхпроводящие пленки разделяют на две группы: узкие каналы w<λ⊥ и широкие пленки w>λ⊥ . Обнаружена широкая переходная...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2008
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/118686 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие / В.М. Дмитриев, И.В. Золочевский, Е.В. Безуглый // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1245-1248. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-118686 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1186862017-05-31T03:05:15Z Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие Дмитриев, В.М. Золочевский, И.В. Безуглый, Е.В. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Проанализированы результаты экспериментальных исследований критических токов и некоторых неравновесных явлений в тонких оловянных пленках различной ширины w. Обычно тонкие сверхпроводящие пленки разделяют на две группы: узкие каналы w<λ⊥ и широкие пленки w>λ⊥ . Обнаружена широкая переходная область, в которой условие w>λ⊥ выполняется с большим запасом, и в то же время которая необъяснима с точки зрения представлений теории возникновения вихревого состояния. Это позволяет сделать вывод о том, что общепринятый критерий w ~λ⊥ разделения пленок на узкие и широкие не работает. Переход в режим широкой пленки, описываемый существующей теорией вихревого состояния, осуществляется в полной мере только при значениях w/λ⊥ (T)>10–20. Проаналізовано результати експериментальних досліджень критичних струмів і деяких нерівноважних явищ у тонких олов’яних плівках різної ширини w. Зазвичай тонкі надпровідні плівки поділяють на дві групи: вузькі канали w<λ⊥ та широкі плівки w>λ⊥. Виявлено широку перехідну область, у якій умова w>λ⊥ виконується з великим запасом, і в той же час яку не можна пояснити з точки зору теорії виникнення вихорового стану. Це дозволяє зробити висновок про те, що загальноприйнятий критерій w ~λ⊥ поділу плівок на вузькі та широкі не працює. Перехід у режим широкої плівки, який описується існуючою теорією вихорового стану, здійснюється повною мірою тільки при значеннях w/λ⊥(T)>10–20. The experimental results on critical current and some nonequilibrium phenomena in thin Sn films of different width w have been analysed. Thin superconducting films are usually subdivided into two groups: narrow channels, w<λ⊥, and wide films, w>λ⊥. A wide transition region is observed in which the condition w>λ⊥ is well fulfilled, but the existence of this region cannot be explained from the viewpoint of the theory of vortex state nucleation. This allows us to conclude that the commonly accepted criterion w ~λ⊥ of the boundary between narrow and wide films is not valid. The transition to the wide film regime described by a existing theory of vortex state occurs only at rathen large values of w/λ⊥(T)>10–20. 2008 Article Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие / В.М. Дмитриев, И.В. Золочевский, Е.В. Безуглый // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1245-1248. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.78.Db;74.25.–q http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/118686 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| spellingShingle |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Дмитриев, В.М. Золочевский, И.В. Безуглый, Е.В. Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие Физика низких температур |
| description |
Проанализированы результаты экспериментальных исследований критических токов и некоторых неравновесных явлений в тонких оловянных пленках различной ширины w. Обычно тонкие сверхпроводящие пленки разделяют на две группы: узкие каналы w<λ⊥ и широкие пленки w>λ⊥ . Обнаружена широкая переходная область, в которой условие w>λ⊥ выполняется с большим запасом, и в то же время которая необъяснима с точки зрения представлений теории возникновения вихревого состояния. Это позволяет сделать вывод о том, что общепринятый критерий w ~λ⊥ разделения пленок на узкие и широкие не работает. Переход в режим широкой пленки, описываемый существующей теорией вихревого состояния, осуществляется в полной мере только при значениях w/λ⊥ (T)>10–20. |
| format |
Article |
| author |
Дмитриев, В.М. Золочевский, И.В. Безуглый, Е.В. |
| author_facet |
Дмитриев, В.М. Золочевский, И.В. Безуглый, Е.В. |
| author_sort |
Дмитриев, В.М. |
| title |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| title_short |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| title_full |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| title_fullStr |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| title_full_unstemmed |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| title_sort |
новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/118686 |
| citation_txt |
Новое в критерии разделения тонких сверхпроводящих пленок на узкие и широкие
/ В.М. Дмитриев, И.В. Золочевский, Е.В. Безуглый
// Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1245-1248. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT dmitrievvm novoevkriteriirazdeleniâtonkihsverhprovodâŝihplenoknauzkieiširokie AT zoločevskijiv novoevkriteriirazdeleniâtonkihsverhprovodâŝihplenoknauzkieiširokie AT bezuglyjev novoevkriteriirazdeleniâtonkihsverhprovodâŝihplenoknauzkieiširokie |
| first_indexed |
2025-07-08T13:48:05Z |
| last_indexed |
2025-07-08T13:48:05Z |
| _version_ |
1837086787691872256 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12, ñ. 1245–1248
Íîâîå â êðèòåðèè ðàçäåëåíèÿ òîíêèõ
ñâåðõïðîâîäÿùèõ ïëåíîê íà óçêèå è øèðîêèå
Â.Ì. Äìèòðèåâ1,2, È.Â. Çîëî÷åâñêèé1, Å.Â. Áåçóãëûé1
1
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: dmitriev@ilt.kharkov.ua
2
International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures
95 Gajowicka Str., Wroclaw 53-421, Poland
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 21 èþëÿ 2008 ã.
Ïðîàíàëèçèðîâàíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé êðèòè÷åñêèõ òîêîâ è íåêîòîðûõ
íåðàâíîâåñíûõ ÿâëåíèé â òîíêèõ îëîâÿííûõ ïëåíêàõ ðàçëè÷íîé øèðèíû w. Îáû÷íî òîíêèå ñâåðõïðîâî-
äÿùèå ïëåíêè ðàçäåëÿþò íà äâå ãðóïïû: óçêèå êàíàëû w � �� è øèðîêèå ïëåíêè w � �� . Îáíàðóæåíà
øèðîêàÿ ïåðåõîäíàÿ îáëàñòü, â êîòîðîé óñëîâèå w � �� âûïîëíÿåòñÿ ñ áîëüøèì çàïàñîì, è â òî æå âðåìÿ
êîòîðàÿ íåîáúÿñíèìà ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðåäñòàâëåíèé òåîðèè âîçíèêíîâåíèÿ âèõðåâîãî ñîñòîÿíèÿ. Ýòî
ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî îáùåïðèíÿòûé êðèòåðèé w ~ �� ðàçäåëåíèÿ ïëåíîê íà óçêèå è øè-
ðîêèå íå ðàáîòàåò. Ïåðåõîä â ðåæèì øèðîêîé ïëåíêè, îïèñûâàåìûé ñóùåñòâóþùåé òåîðèåé âèõðåâîãî
ñîñòîÿíèÿ, îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïîëíîé ìåðå òîëüêî ïðè çíà÷åíèÿõ w/ T�� �( ) 10–20.
Ïðîàíàë³çîâàíî ðåçóëüòàòè åêñïåðèìåíòàëüíèõ äîñë³äæåíü êðèòè÷íèõ ñòðóì³â ³ äåÿêèõ íåð³âíî-
âàæíèõ ÿâèù ó òîíêèõ îëîâ’ÿíèõ ïë³âêàõ ð³çíî¿ øèðèíè w. Çàçâè÷àé òîíê³ íàäïðîâ³äí³ ïë³âêè ïîä³ëÿ-
þòü íà äâ³ ãðóïè: âóçüê³ êàíàëè w � �� òà øèðîê³ ïë³âêè w � �� . Âèÿâëåíî øèðîêó ïåðåõ³äíó îáëàñòü,
ó ÿê³é óìîâà w � �� âèêîíóºòüñÿ ç âåëèêèì çàïàñîì, ³ â òîé æå ÷àñ ÿêó íå ìîæíà ïîÿñíèòè ç òî÷êè çîðó
òåî𳿠âèíèêíåííÿ âèõîðîâîãî ñòàíó. Öå äîçâîëÿº çðîáèòè âèñíîâîê ïðî òå, ùî çàãàëüíîïðèéíÿòèé
êðèòåð³é w ~ �� ïîä³ëó ïë³âîê íà âóçüê³ òà øèðîê³ íå ïðàöþº. Ïåðåõ³ä ó ðåæèì øèðîêî¿ ïë³âêè, ÿêèé
îïèñóºòüñÿ ³ñíóþ÷îþ òåîð³ºþ âèõîðîâîãî ñòàíó, çä³éñíþºòüñÿ ïîâíîþ ì³ðîþ ò³ëüêè ïðè çíà÷åííÿõ
w/ T�� �( ) 10–20.
PACS: 74.78.Db Íèçêîòåìïåðàòóðíûå ñâåðõïðîâîäÿùèå ïëåíêè;
74.25.–q Ñâîéñòâà ñâåðõïðîâîäíèêîâ I è II ðîäà; êîððåëÿöèè ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ â
íîðìàëüíîì è ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: òîíêèå ñâåðõïðîâîäÿùèå ïëåíêè, óçêèå êàíàëû, øèðîêèå ïëåíêè, òåîðèÿ âèõðåâîãî
ñîñòîÿíèÿ Àñëàìàçîâà–Ëåìïèöêîãî.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ñòàëî îáùåïðèíÿòûì ðàç-
äåëÿòü òîíêèå ñâåðõïðîâîäÿùèå ïëåíêè íà äâå ãðóï-
ïû: óçêèå êàíàëû è øèðîêèå ïëåíêè. Óçêèìè êàíàëà-
ìè íàçûâàþò ïëåíêè, øèðèíà w è òîëùèíà d êîòîðûõ
ìåíüøå ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ
� � ( )T è äëèíû êîãåðåíòíîñòè �( )T , ÷òî îáåñïå÷èâàåò
îäíîðîäíîå ðàñïðåäåëåíèå òîêà ïî øèðèíå ïëåíêè è
îòñóòñòâèå âèõðåâîé ðåçèñòèâíîñòè. Â óçêèõ êàíàëàõ
ïðè ïðîòåêàíèè òîêà áîëüøåãî, ÷åì êðèòè÷åñêèé òîê
ðàñïàðèâàíèÿ Ãèíçáóðãà–Ëàíäàó (ÃË) I Tc
GL( ), âîçíè-
êàþò öåíòðû ïðîñêàëüçûâàíèÿ ôàçû (ÖÏÔ). Îíè
ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ÿäðî ðàçìåðîì ~�( )T è äèôôó-
çèîííûå «õâîñòû» ïî îáå ñòîðîíû îò ÿäðà ïîðÿäêà
ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ïðîäîëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ â ñâåðõïðîâîäíèê. Â ÿäðå ÖÏÔ ïàðàìåòð ïîðÿä-
êà � è ñâåðõïðîâîäÿùèé òîê I s îñöèëëèðóþò, ïðè÷åì â
îïðåäåëåííûå ìîìåíòû âðåìåíè � è I s îáðàùàþòñÿ â
íóëü, à ôàçà èçìåíÿåòñÿ ñêà÷êîì íà 2�. ×àñòîòà îñöèë-
ëÿöèé îïðåäåëÿåòñÿ äæîçåôñîíîâñêèì ñîîòíîøåíèåì
f eV/nhJ � 2 , ãäå n �1 2, , ....
Øèðîêèìè ïðèíÿòî íàçûâàòü ïëåíêè, øèðèíà êîòî-
ðûõ w T T� �� �( ), ( ) [1].  òàêèõ ïëåíêàõ âñëåäñòâèå
ìåéññíåðîâñêîãî ýêðàíèðîâàíèÿ èíäóöèðîâàííîãî òî-
êîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ðàñïðåäåëåíèå òîêà ïî øèðèíå
© Â.Ì.Äìèòðèåâ, È.Â.Çîëî÷åâñêèé, Å.Â.Áåçóãëûé, 2008
íåîäíîðîäíî è îáëàäàåò îñòðûìè ìàêñèìóìàìè íà
êðàÿõ. Ñîãëàñíî òåîðèè Àñëàìàçîâà–Ëåìïèöêîãî
(ÀË) [2], ðåçèñòèâíûé ïåðåõîä øèðîêîé ïëåíêè îá-
óñëîâëåí íåóñòîé÷èâîñòüþ òîêîâîãî ñîñòîÿíèÿ ïðè
äîñòèæåíèè êðàåâîé ïëîòíîñòüþ òîêà çíà÷åíèÿ, áëèç-
êîãî ê êðèòè÷åñêîé ïëîòíîñòè j c
GL â òåîðèè ÃË. Ýòà
íåóñòîé÷èâîñòü ïðèâîäèò ê ðîæäåíèþ âèõðåé, äâèæå-
íèå êîòîðûõ ãåíåðèðóåò íàïðÿæåíèå íà êîíöàõ ïëåí-
êè. Ñîîòâåòñòâóþùèé êðèòè÷åñêèé òîê I c
AL ìàë ïî
ñðàâíåíèþ ñ I c
GL, ïîñêîëüêó ïëîòíîñòü òîêà â îñíîâ-
íîì îáúåìå ïëåíêè äàëåêà îò êðèòè÷åñêîé. Áëàãîäàðÿ
äâèæåíèþ âèõðåé è èõ àííèãèëÿöèè â öåíòðå ïëåíêè
òàêæå âîçíèêàåò îñòðûé ìàêñèìóì ïëîòíîñòè òîêà.
Ïðè íåêîòîðîì çíà÷åíèè òîêà I m âåëè÷èíà ýòîãî ìàê-
ñèìóìà äîñòèãàåò êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ j c
GL, ÷òî
ïðèâîäèò ê íåóñòîé÷èâîñòè ñòàöèîíàðíîãî òå÷åíèÿ
âèõðåé. Â òåîðèè ÀË ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ïðè I I m�
ïëåíêà ïåðåõîäèò â íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ðåçèñòèâíûõ
ïåðåõîäîâ â øèðîêèõ ïëåíêàõ, õîòÿ êà÷åñòâåííî è
ïîäòâåðäèëè îïèñàííóþ âûøå êàðòèíó íåîäíîðîäíî-
ãî ðàñïðåäåëåíèÿ òîêà êàê â äîêðèòè÷åñêîì, òàê è â
âèõðåâîì ñîñòîÿíèè [3,4], îäíàêî â òî æå âðåìÿ ïðèâå-
ëè ê ñóùåñòâåííûì óòî÷íåíèÿì îñíîâíûõ ïîëîæåíèé
òåîðèè ÀË. Îêàçàëîñü [4], ÷òî âèõðåâàÿ ðåçèñòèâ-
íîñòü âîçíèêàåò òîëüêî ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîé øè-
ðèíå ïëåíêè: w � �4� , à ïðè I I m� øèðîêàÿ ïëåíêà ïå-
ðåõîäèò íå â íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå, à â áåçâèõðåâîå
ñîñòîÿíèå ñ ëèíèÿìè ïðîñêàëüçûâàíèÿ ôàçû (ËÏÔ) —
äâóìåðíûìè àíàëîãàìè ÖÏÔ. Åùå áîëåå íåîæèäàí-
íûì è ïîáóäèâøèì íàñ ïîñòàâèòü â íàñòîÿùåé ðàáîòå
âîïðîñ îá èñòèííîì êðèòåðèè «øèðîêîé ïëåíêè» ÿâè-
ëîñü ïîâåäåíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êðèòè-
÷åñêîãî òîêà, ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ. 1 äëÿ íåñêîëü-
êèõ îáðàçöîâ â âèäå çàâèñèìîñòè ïðèâåäåííîãî
çíà÷åíèÿ I /Ic c
GL îò ïàðàìåòðà w/� � , ïðîïîðöèîíàëü-
íîãî 1 T/Tc . Ñîãëàñíî òåîðèè ÀË, ïðè w � �� ýòà
çàâèñèìîñòü äîëæíà îïèñûâàòüñÿ óíèâåðñàëüíîé
ôóíêöèåé w/� � : I /I /wc
AL
c
GL � �15 1 2, ( ) /�� (êðèâàÿ 2). Â
ýêñïåðèìåíòå, êàê âèäíî íà ðèñ.1, ýòà óíèâåðñàëü-
íîñòü äåéñòâèòåëüíî ïðîÿâëÿåòñÿ, îäíàêî òîëüêî â
îáëàñòè âåñüìà áîëüøèõ çíà÷åíèé w/� � ~ 10–20,
êîòîðûå, òàêèì îáðàçîì, è äîëæíû ñëóæèòü ðåàëüíûì
êðèòåðèåì ïåðåõîäà â ðåæèì øèðîêîé ïëåíêè.
Ïðè ìåíüøèõ çíà÷åíèÿõ w/� � ïîâåäåíèå êðèòè÷åñ-
êîãî òîêà âåñüìà ñâîåîáðàçíî. Ñîãëàñíî [4], îáðàçöû ñ
w/� � � 4 ÿâëÿþòñÿ óçêèìè êàíàëàìè (íà ðèñ. 1 îáëàñòü
ñëåâà îò âåðòèêàëüíîé ïðÿìîé 1). Â ïðîìåæóòêå ìåæäó
âåðòèêàëüíîé ïðÿìîé 1 è êðèâîé 2 íàõîäèòñÿ ïåðåõîä-
íàÿ îáëàñòü, â êîòîðîé ïëåíêà ÿâëÿåòñÿ «êâàçèøèðîêîé»
(âèõðåâîé ó÷àñòîê íà ÂÀÕ ïðèñóòñòâóåò, íî òåîðèÿ ÀË
åùå «íå ðàáîòàåò»). Äëÿ ïëåíêè SnW10 (w � 7 ìêì) ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíàÿ âåëè÷èíà I c ïðè w/� � � 4 ñîâïàäàåò ñ
ðàñ÷åòíûì çíà÷åíèåì I c
GL. Ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòó-
ðû, ò.å. ðîñòå w/� � , âîçíèêàåò âèõðåâàÿ ðåçèñòèâíîñòü è
íàáëþäàåòñÿ áûñòðîå ïàäåíèå I c ê ìåíüøåìó çíà÷åíèþ,
êîòîðîå, òåì íå ìåíåå, îáëàäàåò òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòüþ, áëèçêîé ê I Tc
GL( ) è ïðîäîëæàþùåéñÿ âïëîòü äî
ïåðåõîäà â ðåæèì, îïèñûâàåìûé òåîðèåé ÀË. Ýòî ïàäå-
íèå I c îêàçûâàåòñÿ åùå áîëåå ðåçêèì äëÿ ïëåíêè SnW6
(w �17 ìêì), âñëåäñòâèå ÷åãî îáëàñòü ïåðåõîäíîé òåì-
ïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè I T/Tc c
( ) /1 3 2 çíà÷èòåëüíî
ðàñøèðÿåòñÿ. Íàêîíåö, äëÿ ïðåäåëüíî øèðîêèõ ïëåíîê
SnW8 (w � 25ìêì) è SnW5 (w � 42ìêì), â êîòîðûõ ðå-
æèì óçêîãî êàíàëà íå íàáëþäàåòñÿ ââèäó ÷ðåçâû÷àéíîé
áëèçîñòè ñîîòâåòñòâóþùåé òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè ê
Tc , çàâèñèìîñòè I /Ic c
GL îò w/� � ïîëíîñòüþ ñîâïàäàþò, è
øèðèíà ïåðåõîäíîé îáëàñòè äîñòèãàåò íàñûùåíèÿ.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îáíàðóæåííàÿ øèðîêàÿ ïåðå-
õîäíàÿ îáëàñòü, â êîòîðîé óñëîâèå w � �� âûïîëíÿåòñÿ ñ
áîëüøèì çàïàñîì è â òî æå âðåìÿ çàâèñèìîñòü I Tc ( ) ñî-
âïàäàåò ñ ïîâåäåíèåì I Tc
GL( ), ñîâåðøåííî íåîáúÿñíèìà
ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðåäñòàâëåíèé òåîðèè ÀË î ìåõàíèçìå
âîçíèêíîâåíèÿ âèõðåâîãî ñîñòîÿíèÿ. Îñîáåííîñòüþ
ýòîé îáëàñòè ÿâëÿåòñÿ ðåçêèé ïåðåõîä çàâèñèìîñòè
I T/Tc c~ ( ) /1 3 2 ê I T T/Tc
AL
c( ) ~ ( )1 . Ïîëó÷åííîå íàìè
÷èñëåííîå ðåøåíèå èíòåãðàëüíîãî óðàâíåíèÿ Ëîíäîíîâ
[2] äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ òîêà ïî øèðèíå ïëåíêè ïðè ïðî-
èçâîëüíûõ çíà÷åíèÿõ w/� � òàêæå ïîêàçûâàåò îòñóò-
ñòâèå øèðîêîé ïåðåõîäíîé îáëàñòè ìåæäó I Tc
GL( ) è
I Tc
AL( ) ïðè óñëîâèè, ÷òî â òî÷êå ðåçèñòèâíîãî ïåðåõîäà
íà êðàþ ïëåíêè äîñòèãàåòñÿ êðèòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü òî-
êà j c
GL. Ýòî ìîæåò îçíà÷àòü, ÷òî óñëîâèå çàðîæäåíèÿ
âèõðåé ïðè w/� � � 10–20 îñëàáëÿåòñÿ âñëåäñòâèå ñó-
ùåñòâîâàíèÿ êîíêóðèðóþùåãî ìåõàíèçìà ïðîíèêíîâå-
íèÿ âèõðåé â ïëåíêó ïðè äîñòèæåíèè êðàåâîé ïëîòíîñ-
òüþ òîêà íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ j Tc ( ), ìåíüøåãî j Tc
GL( ).
×òîáû îáúÿñíèòü íàáëþäàåìîå ïîñòîÿíñòâî âåëè÷èíû
I /Ic c
GL â ïåðåõîäíîé îáëàñòè, íåîáõîäèìî ïðåäïîëî-
æèòü, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû âåëè÷èíà j Tc ( )
ðàñòåò áûñòðåå, ÷åì j Tc
GL( ), è ïðîïîðöèîíàëüíà
( )1 2 T/Tc .  òî÷êå, ãäå îíè ñòàíîâÿòñÿ ðàâíûìè, ïðîèñ-
õîäèò ïåðåõîä â ðåæèì ÀË, ÷òî îáúÿñíÿåò âèäèìóþ íà
ðèñ. 1 ðåçêîñòü êðîññîâåðà ê ëèíåéíîé òåìïåðàòóðíîé
çàâèñèìîñòè I Tc
AL( ). Â ïðèíöèïå òàêîé ìåõàíèçì ìîæåò
1246 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12
Â.Ì. Äìèòðèåâ, È.Â. Çîëî÷åâñêèé, Å.Â. Áåçóãëûé
0
10 20 30 40 50 60 70
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
21I
/I c
cG
L
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòè ïðèâåäåííîãî êðèòè÷åñêîãî òîêà
I /Ic c
GL îò w/�� äëÿ îáðàçöîâ SnW5 (�), SnW6 (�), SnW8
(�), SnW9 (�), SnW10 (�); êðèâàÿ 2 — òåîðåòè÷åñêàÿ çà-
âèñèìîñòü ÀË. Ïàðàìåòðû ïëåíîê ìîæíî íàéòè â [4].
áûòü ñâÿçàí ñ êðàåâûìè ìèêðîäåôåêòàìè, êîòîðûå ïðàê-
òè÷åñêè íå âëèÿþò íà òîê ðàñïàðèâàíèÿ ÃË â ðåæèìå
óçêîé ïëåíêè, îäíàêî ÿâëÿþòñÿ èñòî÷íèêîì âèõðåé â
øèðîêîé ïëåíêå.  òî æå âðåìÿ ïðåêðàñíîå êîëè÷åñ-
òâåííîå ñîâïàäåíèå êðèòè÷åñêèõ òîêîâ I Tc ( ) è I Tm( ) ñ
ïðåäñêàçàíèÿìè òåîðèè ÀË ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ
w/� � çàñòàâëÿåò óñîìíèòüñÿ â ýòîì ïðåäïîëîæåíèè.
Íåïðèìåíèìî ñòü îáùåïðèíÿòîãî êðèòåðèÿ
w T� �� ( ) «øèðîêîé ïëåíêè» èëëþñòðèðóþò è äðóãèå
íåðàâíîâåñíûå ÿâëåíèÿ, íàïðèìåð ãåíåðàöèÿ ýëåêòðî-
ìàãíèòíûõ êîëåáàíèé ñ ÷àñòîòîé, ìåíüøåé äæîçåôñî-
íîâñêîé. Ýòî ÿâëåíèå, íàçâàííîå íåäæîçåôñîíîâñêîé
ãåíåðàöèåé [5,6], âîçíèêàåò ïðè äîñòèæåíèè îïðåäå-
ëåííîé ñðåäíåé ïëîòíîñòè òîêà j g , ïðè÷åì ýòà ïëîò-
íîñòü òîêà ãåíåðàöèè äëÿ óçêèõ îëîâÿííûõ ïëåíîê (
w � �� 1 ìêì) â 2,7 ðàçà âûøå, ÷åì äëÿ øèðîêèõ îáðàç-
öîâ ñ w � 20 ìêì, ïðè îäíîé è òîé æå ïðèâåäåííîé
òåìïåðàòóðå T/Tc � 0 99, [6]. Òàêèì îáðàçîì, ïðè èçìå-
íåíèè øèðèíû ïëåíîê â èíòåðâàëå 1–20 ìêì ìîæíî
îæèäàòü ïëàâíûé ïåðåõîä îò áîëüøèõ ïëîòíîñòåé òî-
êà ãåíåðàöèè ê ìåíüøèì. Äëÿ ïðîâåðêè ýòîãî ïðåäïî-
ëîæåíèÿ èç ïëåíêè, ïîëó÷åííîé â ïðîöåññå îäíîãî íà-
ïûëåíèÿ, áûë èçãîòîâëåí ðÿä îáðàçöîâ ðàçëè÷íîé
øèðèíû. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ ïëîòíîñòè òîêà ãåíå-
ðàöèè j g îò øèðèíû îëîâÿííûõ ïëåíîê w ïðè òåìïå-
ðàòóðå T Tc� 0 99, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2 [6]. Âèäíî,
÷òî ñåðåäèíà ïåðåõîäà îò óçêîãî êàíàëà ê øèðîêîé
ïëåíêå ñîîòâåòñòâóåò w �12 ìêì. Òàêèì îáðàçîì, ñ
òî÷êè çðåíèÿ íåäæîçåôñîíîâñêîé ãåíåðàöèè îëîâÿí-
íûå ïëåíêè øèðèíîé âïëîòü äî w � 5 ìêì ìîæíî ñ÷è-
òàòü óçêèìè êàíàëàìè, â òî âðåìÿ êàê âïîëíå «øèðî-
êèìè» îíè ñòàíîâÿòñÿ òîëüêî ïðè w � 20 ìêì.
Àíàëîãè÷íûé âûâîä î íåïðèìåíèìîñòè îáùåïðèíÿ-
òîãî êðèòåðèÿ w T� �� ( ) [1] äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãðàíèöû
ìåæäó óçêèìè è øèðîêèìè ïëåíêàìè ìîæíî òàêæå ñäå-
ëàòü íà îñíîâå àíàëèçà èçìåíåíèÿ çàâèñèìîñòè êðèòè-
÷åñêîãî òîêà I c îò ìîùíîñòè âíåøíåãî ìèêðîâîëíîâî-
ãî ïîëÿ P äëÿ ïëåíîê ðàçëè÷íîé øèðèíû [7]. Íà ðèñ. 3,à
ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè I c(P) â îòíîñèòåëüíûõ åäè-
íèöàõ äëÿ îëîâÿííûõ ïëåíîê ðàçëè÷íîé øèðèíû ïðè
îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà. Íèñïàäàþùèå
ó÷àñòêè çàâèñèìîñòåé I P /Ic c( ) ( )0 íà ðèñ. 3,à ìîæíî àï-
ïðîêñèìèðîâàòü ôóíêöèåé I P/Pc c
( )1
. Äëÿ îáðàç-
öà SnW10 (w � 7 ìêì), êîòîðûé ïðè T/Tc � 0 99, ÿâëÿ-
åòñÿ óçêèì êàíàëîì [4], çàâèñèìîñòü I P /Ic c( ) ( )0 âû-
ïóêëàÿ è, ñîîòâåòñòâåííî,
� �0 53 1, . Äëÿ îáðàçöà
SnW6 (w �17 ìêì) ýòà çàâèñèìîñòü ñòàíîâèòñÿ âîãíó-
òîé è âåëè÷èíà
�1 4, ïðåâûøàåò 1, à äëÿ çàâåäîìî
øèðîêîé ïëåíêè SnW5 (w � 42 ìêì)
� 2 9, . Çàâè-
ñèìîñòü ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè
àïïðîêñèìèðóþùèõ
çàâèñèìîñòåé êðèòè÷åñêîãî òîêà îò øèðèíû îáðàçöà,
ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 3,á, ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ ïëåíêè
Íîâîå â êðèòåðèè ðàçäåëåíèÿ òîíêèõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ïëåíîê íà óçêèå è øèðîêèå
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 1247
0
5 10 15 20 25
0,5
1,0
w, ìêì
j
1
0
g
–
5
�
À
/ñ
ì
2
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè òîêà ãåíåðàöèè îò øèðèíû
ïëåíêè Sn ïðè T/Tc � 0 99, .
0,5 1,00
0,5
1,0
1,5 a
P/Pc
I c
(P
)/
I c
(0
)
10 20 30 40
0
1
2
3
á
w, ìêì
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîãî êðèòè÷åñêîãî òîêà
I P /Ic c( ) ( )0 îò ïðèâåäåííîé ìîùíîñòè îáëó÷åíèÿ Ð/Ðñ äëÿ
ðàçëè÷íûõ îëîâÿííûõ ïëåíîê: SnW5 (�), SnW6 (�) è
SnW10 (�) (à) è ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè
åãî àïïðîêñèìèðóþ-
ùåé çàâèñèìîñòè îò øèðèíû îáðàçöà w íà ÷àñòîòå 9,2 ÃÃö
ïðè T/Tc � 0 99, (á).
øèðèíîé w �12 ìêì ìîæíî îæèäàòü çíà÷åíèÿ
�1, è
íèñïàäàþùèé ó÷àñòîê çàâèñèìîñòè I Pc ( ) — ïðÿìàÿ
ëèíèÿ. Äðóãèìè ñëîâàìè, ñ óâåëè÷åíèåì øèðèíû ïëåí-
êè èçìåíÿåòñÿ çíàê êðèâèçíû íèñïàäàþùèõ ó÷àñòêîâ
êðèâûõ, è ïëåíêà ñ w �12 ìêì ÿâëÿåòñÿ ãðàíè÷íîé ìåæ-
äó êâàçèóçêèìè è êâàçèøèðîêèìè îáðàçöàìè, êàê â
ñëó÷àå, ïðèâåäåííîì íà ðèñ. 2.
Òàêèì îáðàçîì, ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ êðèòè÷åñ-
êèõ òîêîâ è ðàçëè÷íûõ íåðàâíîâåñíûõ ÿâëåíèé â òîí-
êèõ ïëåíêàõ ðàçëè÷íîé øèðèíû ïîçâîëÿþò ñäåëàòü âû-
âîä î òîì, ÷òî îáùåïðèíÿòûé êðèòåðèé w ~ � �
ðàçäåëåíèÿ ïëåíîê íà óçêèå è øèðîêèå íå ðàáîòàåò. Ïå-
ðåõîä â ðåæèì øèðîêîé ïëåíêè, îïèñûâàåìûé ñóùåñò-
âóþùåé òåîðèåé âèõðåâîãî ñîñòîÿíèÿ, îñóùåñòâëÿåòñÿ
â ïîëíîé ìåðå òîëüêî ïðè çíà÷åíèÿõ w/ T� � �( ) 10–20.
Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðîñòîé êðèòåðèé øèðîêîé
ïëåíêè w � �� íà ïðàêòèêå íå ñðàáàòûâàåò èç-çà îñî-
áåííîñòè ñòðóêòóðû âèõðÿ â òîíêîé ïëåíêå, êîòîðûé íå
ÿâëÿåòñÿ èñòèííî ëîêàëèçîâàííûì îáðàçîâàíèåì [8]:
åãî ïîëÿ, â îòëè÷èå îò àáðèêîñîâñêîãî âèõðÿ â ìàññèâ-
íîì ñâåðõïðîâîäíèêå, óáûâàþò ñ ðàññòîÿíèåì íå ýêñ-
ïîíåíöèàëüíûì, à ñòåïåííûì îáðàçîì.  ÷àñòíîñòè,
Êîãàí [9] ïîêàçàë, ÷òî ìàãíèòíûé ïîòîê, çàõâà÷åííûé
îäèíî÷íûì âèõðåì â òîíêîé ïëåíêå, äàæå íà ðàññòîÿ-
íèè 24� � îò ÿäðà âèõðÿ ñîñòàâëÿåò 90% êâàíòà ïîòîêà.
Îïðåäåëåííóþ ðîëü ìîæåò èãðàòü è ñîîòíîøåíèå ìåæ-
äó øèðèíîé ïëåíêè è ãëóáèíîé ïðîíèêíîâåíèÿ ïðî-
äîëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, êîòîðîå ïðè w/� � ~ 10
áëèçêî ê åäèíèöå. Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå è îáíà-
ðóæåííîå íàìè «àíîìàëüíîå» âèõðåâîå ñîñòîÿíèå (ïå-
ðåõîäíàÿ îáëàñòü), êîòîðîå âîçíèêàåò â èíòåðâàëå
4 10� ��w/� –20 ïðè ðàñ÷åòíîì çíà÷åíèè êðàåâîé
ïëîòíîñòè òîêà
( )1 2T/Tc , ñóùåñòâåííî ìåíüøåì
ïëîòíîñòè òîêà ðàñïàðèâàíèÿ j Tc
GL( ). Ìåõàíèçì ïðî-
íèêíîâåíèÿ âèõðåé â ïëåíêó ïðè ñòîëü ìàëûõ êðàåâûõ
òîêàõ è ïðè÷èíà åãî èñ÷åçíîâåíèÿ ïðè áîëüøèõ çíà÷å-
íèÿõ w/� � íå îïèñàíû ñîâðåìåííûìè òåîðèÿìè è ïîêà
íå èìåþò îáúÿñíåíèÿ.
1. È.Ì. Äìèòðåíêî, ÔÍÒ 22, 849 (1996).
2. Ë.Ã. Àñëàìàçîâ, Ñ.Â. Ëåìïèöêèé, ÆÝÒÔ 84, 2216
(1983).
3. A.G. Sivakov, A.P. Zhuravel, O.G. Turutanov, and I.M.
Dmitrenko, Czech. J. Phys. 46, 877 (1996).
4. V.M. Dmitriev and I.V. Zolochevskii, Supercond. Sci.
Technol. 19, 342 (2006).
5. Ã.Å. ×óðèëîâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ, À.Ï. Áåñêîðñûé, Ïèñü-
ìà â ÆÝÒÔ 10, 231 (1969).
6. Ã.Å. ×óðèëîâ, Â.Í. Ñâåòëîâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ, ÔÍÒ 12,
425 (1986).
7. Â.Ì. Äìèòðèåâ, È.Â. Çîëî÷åâñêèé, Ò.Â. Ñàëåíêîâà,
Å.Â. Õðèñòåíêî, ÔÍÒ 31, 1258 (2005).
8. J. Pearl, Appl. Phys. Lett. 5, 65 (1964).
9. V.G. Kogan, Phys. Rev. B49, 15874 (1994).
Novelty in criterion of classification of the
superconducting films into
narrow and wide ones
V.M.Dmitriev, I.V.Zolochevskii, and E.V.Bezuglyi
The experimental results on critical current and
some nonequilibrium phenomena in thin Sn films
of different width w have been analysed. Thin
superconducting films are usually subdivided into
two groups: narrow channels, w � �� , and wide
films, w � �� . A wide transition region is observed
in which the condition w � �� is well fulfilled, but
the existence of this region cannot be explained
from the viewpoint of the theory of vortex state nu-
cleation. This allows us to conclude that the com-
monly accepted criterion w ~ �� of the boundary
between narrow and wide films is not valid. The
transition to the wide film regime described by a
existing theory of vortex state occurs only at rathen
large values of w/ T�� �( ) 10–20.
PACS: 74.78.Db; Low-Tc films;
74.25.–q Properties of type I and type II
superconductors.
Keywords: thin superconducting films, narrow chan-
nels, wide films, theory of vortex state of Aslama-
zov–Lempitskiy.
1248 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12
Â.Ì. Äìèòðèåâ, È.Â. Çîëî÷åâñêèé, Å.Â. Áåçóãëûé
|