Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками
Измерено распределение транспортного тока в ветвях двухсвязного сверхпроводника в виде тонкопленочного высокоиндуктивного контура с двумя мостиками разной ширины в его ветвях. При транспортном токе, меньшем суммы критических токов мостиков, его распределение имеет особенность при достижении критичес...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика низких температур |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118971 |
| 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: | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками / А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1327–1332. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859484227906568192 |
|---|---|
| author | Кревсун, А.В. Гнездилова, Л.В. Коверя, В.П. Бондаренко, С.И. |
| author_facet | Кревсун, А.В. Гнездилова, Л.В. Коверя, В.П. Бондаренко, С.И. |
| citation_txt | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками / А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1327–1332. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Измерено распределение транспортного тока в ветвях двухсвязного сверхпроводника в виде тонкопленочного высокоиндуктивного контура с двумя мостиками разной ширины в его ветвях. При транспортном токе, меньшем суммы критических токов мостиков, его распределение имеет особенность при достижении критического тока одного из мостиков. При фиксированном значении транспортного тока через контур, превышающем сумму критических токов мостиков, на нем возникают низкочастотные незатухающие гармонические автоколебания напряжения и синхронные с ними автоколебания тока в его ветвях. Обсуждается механизм возникновения автоколебаний.
Виміряно розподіл транспортного струму в гілках двозв’язного надпровідника у вигляді тонкоплівкового контуру з двома містками різної ширини у його гілках. При транспортному струмі, який менше суми критичних струмів містків, його розподіл має особливість при досягненні критичного струму одного з містків. При фіксованому значенні транспортного струму скрізь контур, який перевищує суму критичних струмів містків, на ньому виникають низькочастотні незатухаючі гармонічні коливання напруги та синхронні з ними автоколивання струму в його гілках. Обговорюється механізм виникнення автоколивань.
Transport current distribution in the branches of a doubly connected superconductor in the form of a thin film high-inductance circuit with two bridges of different width in the branches has been measured. For a transport current lower than the sum of critical currents of the bridges, its distribution is of anomalous behavior on reaching the critical current of one of the bridges. For a fixed transport current through the circuit which is higher than the sum of critical currents of the bridges there appear low frequency undamped harmonic self-oscillations of voltage and synchronous self-oscillations of current in the circuit branches. The mechanism of the onset of self-oscillations is discussed.
|
| first_indexed | 2025-11-24T15:15:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12, c. 1327–1332
Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника
с пленочными мостиками
А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко
Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины
пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: bondarenko@ilt.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 17 июля 2013 г.
Измерено распределение транспортного тока в ветвях двухсвязного сверхпроводника в виде тонко-
пленочного высокоиндуктивного контура с двумя мостиками разной ширины в его ветвях. При транс-
портном токе, меньшем суммы критических токов мостиков, его распределение имеет особенность при
достижении критического тока одного из мостиков. При фиксированном значении транспортного тока
через контур, превышающем сумму критических токов мостиков, на нем возникают низкочастотные не-
затухающие гармонические автоколебания напряжения и синхронные с ними автоколебания тока в его
ветвях. Обсуждается механизм возникновения автоколебаний.
Виміряно розподіл транспортного струму в гілках двозв’язного надпровідника у вигляді тонкоплівко-
вого контуру з двома містками різної ширини у його гілках. При транспортному струмі, який менше су-
ми критичних струмів містків, його розподіл має особливість при досягненні критичного струму одного з
містків. При фіксованому значенні транспортного струму скрізь контур, який перевищує суму критичних
струмів містків, на ньому виникають низькочастотні незатухаючі гармонічні коливання напруги та син-
хронні з ними автоколивання струму в його гілках. Обговорюється механізм виникнення автоколивань.
PACS: 74.78.–w Сверхпроводящие пленки и низкоразмерные структуры;
74.25.F– Транспортные свойства.
Ключевые слова: двухсвязный сверхпроводник, пленочные мостики, автоколебания напряжения и тока.
Введение
Токовые состояния двухсвязных контуров с одним
или двумя сверхпроводящими пленочными мостиками
в его ветвях лежат в основе работы наиболее востребо-
ванных сверхпроводящих электронных устройств [1,2].
В частности, постоянный ток через контур, состоящий
из сверхпроводящей ветви с мостиком и ветви с нор-
мальной проводимостью, генерирует высокочастотные
автоколебания напряжения на контуре [3,4]. Если в
сверхпроводящую ветвь высокоиндуктивного контура
включен квантовый интерферометр постоянного тока с
двумя мостиками, то автоколебания напряжения ста-
новятся зависящими от величины внешнего магнитно-
го поля [5]. В случае двухсвязного сверхпроводника
(ДСП) в виде замкнутого контура со сверхпроводящи-
ми ветвями, содержащего в качестве «слабого» (по
величине критического тока) участка в одной или обе-
их ветвях объемный мостик или прижимной точечный
контакт (ПТК), постоянный ток через контур может
вызывать низкочастотные автоколебания тока в его
ветвях [6,7]. Было также обнаружено, что характери-
стики автоколебаний зависят от типа слабого участка в
ветвях.
Целью настоящей работы является исследование
токовых состояний ранее не изученного типа высоко-
индуктивного ДСП с пленочными мостиками разной
ширины в его ветвях при транспортном токе как
меньше, так и больше суммы критических токов мос-
тиков.
Постановка эксперимента
Схема пленочного контура ДСП с двумя мостиками
показана на рис. 1. На вставке представлена форма
мостиков, отличающихся по ширине w, но одинаковых
по длине l.
© А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко, 2013
А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко
Толщина пленки составляла 120 нм, длина мостиков
l ≈ 6 мкм, ширина мостиков w1 = 15 мкм и w2 = 25 мкм.
Материалом пленки служил сплав индий–олово
(50% In–50% Sn). Пленка формировалась термиче-
ским способом со скоростью около 10 нм/c в вакууме
не хуже 10–6 Торр. Осаждение пленки производилось
на ситалловую подложку толщиной 0,5 мм (температу-
ра подложки Т = 20 °С) из навески сплава, располагае-
мой в танталовой лодочке. Критическая температура
осажденной пленки Тc ≈ 5 К. Необходимая форма кон-
тура была получена методом фотолитографии с помо-
щью оборудования на базе чистой комнаты фирмы
Babcock. Для химического травления напыленной
пленки в процессе фотолитографии использовался 5%
водный раствор соляной кислоты. Мостики изготавли-
вали методом скрайбирования пленки алмазной пира-
мидой на приборе измерения микротвердости ПМТ-3.
Электрические соединения к контактным площадкам
контура были выполнены медной проволокой диамет-
ром 0,07 мм с помощью индиевого припоя. Расчетная
индуктивность контура составила L ≈ 10–8 Гн. Такая
индуктивность считается высокой по сравнению с до-
пустимой при температуре 4,2 К индуктивностью кон-
туров сверхпроводящих квантовых интерферометров
(менее 10–9 Гн). Для определения токовых состояний
ДСП от источника тока через контур с помощью выво-
дов, показанных на рис. 1, пропускался постоянный
транспортный ток It (расстояние между выводами тока
It — около 1 мм). При этом измеряли магнитное поле
НI, создаваемого токами в ветвях контура, и электри-
ческое напряжение V на контуре. Магнитное поле из-
меряли феррозондовым магнитометром с чувствитель-
ностью к однородному магнитному полю на уровне
10–5 Э. При этом продольная ось феррозонда (ФЗ) рас-
полагалась перпендикулярно плоскости контура, а рас-
стояние между торцом феррозонда и поверхностью
контура было около 1 мм. Напряжение на контуре в
резистивном состоянии мостиков измеряли фотоэлек-
трическим микровольтметром Ф116. Исследования
токовых состояний ДСП производились при его распо-
ложении в газообразном гелии для исключения влия-
ния кипения жидкого гелия на поверхности мостиков,
вызывающего хаотические изменения напряжения на
контуре [8]. Это достигалось размещением контура в
латунном стакане с дном, находящимся в жидком ге-
лии. Верхний край стакана при этом находился выше
уровня жидкого гелия. Температуру контура определя-
ли по температуре теплообменного гелия в области
контура с помощью заранее градуированного полупро-
водникового термометра, расположенного в непосред-
ственной близости от контура. Для исключения влия-
ния электромагнитного поля возбуждения феррозонда
на пленочный контур он был экранирован от контура
медным стаканом. Расположение деталей криогенной
вставки с контуром и феррозонда показано на рис. 2.
Для защиты контура и ФЗ от случайных внешних элек-
тромагнитных полей сам криостат с криогенной встав-
кой был экранирован двухслойным пермаллоевым эк-
раном.
b
1
2
a
Рис. 1. Пленочный контур ДСП с двумя мостиками (1, 2). На
вставке l и w — длина и ширина мостика, ФЗ — схематиче-
ское изображение двухстержневого феррозонда с расположе-
нием оси стержней перпендикулярно плоскости рисунка.
Размер внутреннего окна a = 4 мм и ширина ветвей b = 0,5 мм.
Рис. 2. Схематическое изображение конструкции криогенной
вставки для исследования характеристик контура ДСП в
газообразном гелии: криостат (1), уровень жидкого гелия (2),
криогенная вставка (3), латунный стакан (4), медный ста-
кан (5), образец (6), термометр (7), феррозонд (8).
1
2
3
4
5 6
7
8
1328 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12
Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
На рис. 3 показана вольт-амперная характеристика
(ВАХ) контура с мостиками при температуре 4,6 К.
Гистерезис ВАХ при увеличении транспортного тока
выше критического тока контура (Ic,t = 43 мА) и по-
следующего его уменьшения свидетельствует о нагре-
ве мостиков, вызывающем их переход в нормальное
состояние [8]. При этом появлению сопротивления
контура сопутствует возникновение гармонических
автоколебаний напряжения (АКV) на контуре с низкой
частотой около 2 Гц. Глубина модуляции АКV состав-
ляет 0,75 мВ, т.е. около 5% от средней величины на-
пряжения на контуре.
Одновременно с колебаниями напряжения в конту-
ре возникают на той же частоте колебания магнитного
поля НI, регистрируемые ФЗ и свидетельствующие об
автоколебаниях тока (АКI) в нем. Эти автоколебания
происходят синхронно с АКV. На рис. 4 показана раз-
вертка значений магнитного поля НI, создаваемого
током в контуре ДСП, по мере увеличения транспорт-
ного тока It через контур. На развертке видны две осо-
бенности: изменение наклона зависимости Н(It) при
It ≈ 17 мА и возникновение АКV сразу же после резкого
уменьшения поля НI при It = Ic,t = 43 мА в связи с по-
явлением сопротивления в ветвях контура ДСП.
Вначале рассмотрим причины возникновения АКV и
АКI. Следует отметить, что на ВАХ отдельных мости-
ков контура автоколебания напряжения отсутствуют
(рис. 5). Эти зависимости были получены после завер-
шения исследований токовых состояний ДСП и разре-
зания пленки контура для исключения двухсвязности
структуры. Из этого следует, что появление АКV ха-
рактерно только для двухсвязной структуры.
Механизм возникновения АКI и связанных с ними
АКV может быть объяснен по аналогии с тем, как это
сделано нами при объяснении автоколебаний тока в
ветвях контура ДСП с двумя резистивными прижим-
ными точечными контактами (ПТК) [7]. В контуре с
ПТК автоколебания возникают в связи с периодиче-
ским квантовым изменением резистивности микроин-
терферометров, образующих структуру ПТК, под дей-
Рис. 3. Вольт-амперные характеристики контура ДСП с
двумя мостиками, измеренные в газообразном гелии при
Тw = 4,6 К, при равномерной развертке тока: при увеличении
тока (1) и уменьшении (2). Для наглядности ВАХ (1) и (2)
смещены по оси ординат. На вставке — фрагмент записи на
самописце автоколебаний напряжения при фиксированном
значении транспортного тока через контур на резистивном
участке ВАХ.
7
V,
м
В
0 15 30 45
2 1
It , мА
0
7
4,6 КT
Рис. 4. Развертка значений магнитного поля НI, создаваемого
током в контуре ДСП при равномерном увеличении транс-
портного тока It. Характерные точки на зависимости НI(It)
обозначены буквами A, B, C, D, E, F.
2
15 30 45
It , мА
1
0
F
B
D
C
E
A
4,6 КT
Рис. 5. Вольт-амперные характеристики мостика 1 (а) и мос-
тика 2 (б), измеренные при Тw = 4,6 К в газообразном гелии
(после разрезания контура ДСП).
It , мА
It , мА
V,
м
В
15
15
15
30
30
V,
м
В
15
0
0
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12 1329
А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко
ствием магнитного поля транспортного тока в ветвях
контура. В отличие от этого в пленочном контуре с
мостиками изменения их сопротивления, как будет
показано ниже, происходят под действием периодиче-
ского перегрева током одного из мостиков. Исполь-
зуемые в экспериментах мостики можно назвать
«длинными», т.е. такими, у которых длина много боль-
ше длины когерентности сверхпроводящей пленки (не
более 100 Å). Теория перехода длинных и коротких
одиночных пленочных мостиков, находящихся в жид-
ком гелии или в вакууме, в резистивное (нормальное)
состояние разработана наиболее полно Скокполом,
Бисли и Тинкхамом (теория СБТ) [8]. Анализ этой тео-
рии дает основание считать, что при мощности тепло-
выделения из резистивного мостика на уровне 10–4 Вт,
типичной для нашей экспериментальной ситуации, их
резистивность в газообразном гелии соответствует нор-
мальному состоянию. В теории СБТ появление нор-
мального сопротивления подобных мостиков связывают
с возникновением в них при достижении критического
тока так называемых горячих пятен (hot spots). Размер
указанного пятна в мостике, нормального участка в
нем и вблизи его краев может меняться по мере увели-
чения транспортного тока. Таким образом, сопротив-
ление таких мостиков является параметрическим, т.е.
зависящим от тока. Новым по сравнению с ситуацией,
рассмотренной в теории СБТ, является включение в
параллель двух разных по критическому току и сопро-
тивлению мостиков. Теория возникновения крити-
ческого состояния подобной сверхпроводящей струк-
туры до настоящего времени отсутствовала. Ниже мы
предлагаем качественное объяснение происходящих в
данном случае процессов.
В случае контура с мостиками, имеющими различ-
ные критические токи, при It ≈ Ic,t возникает различное
сопротивление мостиков *
1R и *
2R , зависящее от вели-
чины токов I1 и I2 в ветвях. В начальный момент при
достижении критического тока контура сопротивление
первого (меньшего) мостика *
1R превышает сопротив-
ление второго (большего) *
2R , и общее сопротивление
контура составляет:
* * * * *
01 1 2 1 2/R R R R R= + . (1)
При заданном значении It ток I2 превышает I1 и,
следовательно, мощность тепловыделения 2 *
2 2 2Р I R=
во втором мостике больше, чем соответствующая
мощность (Р1) в первом. В процессе дальнейшего на-
грева мостиков в газовой среде (за некоторое время
Δt1) вследствие зависимости их сопротивления от тем-
пературы приращение сопротивления второго мостика
*
2R∆ может стать больше, чем первого *
1 .R∆ Результа-
том этого процесса являются два следствия. Во-
первых, увеличивается результирующее сопротивле-
ние контура до значения
* * * * * * * *
02 1 1 2 2 1 1 2 2( )( ) ( )/ ( )R R R R R R R R R= + ∆ + ∆ + ∆ + + ∆ . (2)
Во-вторых, возможно перераспределение тока в вет-
вях контура, когда часть тока из ветви с возросшим
сопротивлением второго мостика перетекает в ветвь с
первым мостиком, что вызывает его дополнительный
нагрев, последующее возрастание сопротивления в об-
ласти первого мостика и новое перераспределение то-
ка. Первое следствие может вызывать наблюдаемое в
эксперименте кратковременное (за время Δt1) возрас-
тание напряжения на контуре, а второе — его умень-
шение до начального значения с последующим уве-
личением. Таким образом, подобный процесс может
периодически повторяться, что качественно объясня-
ет наблюдаемые автоколебания напряжения АКV на
контуре.
Остановимся теперь на объяснении частоты АКV.
Обозначим амплитуду наблюдаемых автоколебаний
напряжения на контуре ΔV, а амплитуду наблюдае-
мых автоколебаний тока на нем ΔI. Им соответству-
ет приращение сопротивления контура на величину
* / .R V I∆ = ∆ ∆ Периодический нагрев и охлаждение
мостиков контура происходит при кратковременном
изменении транспортного тока ΔI через них. Для оцен-
ки периода этих процессов определим вначале подво-
димую к мостикам тепловую энергию Q, соответст-
вующую току ΔI:
2 *
1Q I R t= ∆ ∆ ∆ , (3)
где Δt1 — экспериментально наблюдаемое время воз-
растания напряжения на периодической зависимости
V(t). Согласно предлагаемой модели автоколебаний,
после перегрева одного из мостиков и перераспределе-
ния тока в ветвях, должно наступить его охлаждение.
Оценим c помощью простейшего одномерного уравне-
ния теплопроводности время диссипации Δt2 указан-
ной тепловой энергии в пленочные «берега» мостика:
2/ /S Т x Q tλ ∆ ∆ = ∆ , (4)
где λ — удельная теплопроводность пленки, Δx — ори-
ентировочное значение расстояния по пленке, на кото-
ром температура уменьшается до первоначального
значения (нами это расстояние принималось равным
длине мостиков), S — поперечное сечение мостика.
Из совместного решение уравнений (3) и (4) при
λ ≈ 200 Вт/(м·К), ΔТ = Tc –Tw = 0,4 К, ΔI ≈ 1 мА,
ΔV = 0,75 мВ, * 0,75R∆ ≈ Ом получаем Δt2 ≈ 0,1 с. Та-
ким образом, ожидаемый период автоколебаний со-
ставляет t = Δt1 + Δt2 ≈ 0,35 с, что близко к экспери-
ментальному значению (0,5 с).
Проведенная оценка периода автоколебаний гово-
рит в пользу гипотезы о роли тепловых процессов в
механизме возникновения автоколебаний напряжения
на двухсвязном контуре с мостиками, сопротивление
1330 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12
Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками
которых параметрически зависит от протекающего
через них тока.
Рассмотрим теперь причины возникновения осо-
бенностей на зависимости НI(It). Транспортный ток It
распределяется по ветвям контура в соответствии с
законом Лауэ [9] до тех пор, пока он не достигает кри-
тического тока наиболее «слабого» мостика. В предпо-
ложении малой величины взаимоиндуктивности между
ветвями контура этот закон имеет вид
( )1 2 /tI I L L= ; ( )2 1 /tI I L L= , (5)
где L1 и L2 — соответственно индуктивность первой
короткой ветви с более узким мостиком и индуктив-
ность второй ветви.
Расчетная величина индуктивности [10] короткой
ветви контура не превышает 5·10–10 Гн. Учитывая, что
L = L1 + L2 и L2 / L1 >> 1, из формулы (5) следует, что
при малых значениях It ток в первой ветви существен-
но превышает ток во второй. Увеличение тока It ведет
к увеличению тока в обеих ветвях и достижению, в
первую очередь, критического тока Ic1 наиболее узкого
(меньшего) мостика в короткой ветви. Подобно сверх-
проводящему двухсвязному контуру с двумя ПТК [7]
в контуре с двумя мостиками возникает первое, нере-
зистивное критическое состояние. В этом состоянии
сверхпроводимость контура сохраняется, но ток в ко-
роткой ветви It1 не может превышать Ic1 и при даль-
нейшем увеличении It сохраняется постоянным (It1 =
= Ic1 = const). Сверхпроводящий ток It может увеличи-
ваться только за счет его роста через вторую ветвь с
большей индуктивностью L2 и с более широким мос-
тиком. Достижение первого нерезистивного состояния
контура проявляется в появлении перегиба на зависи-
мости НI(It), т.е. в изменении ее наклона. В силу того,
что 2 1/ 1,L L >> величина It, соответствующая переги-
бу на НI(It), близка к величине критического тока узко-
го мостика Ic1 и может быть использована для опреде-
ления Ic1 без нарушения двухсвязности контура.
Магнитные состояния сверхпроводящего контура
до и после достижения первого токового критического
состояния также отличаются. При It < Ic1 магнитный
поток через контур, создаваемый токами ветвей, оста-
ется постоянным и равным нулю. Увеличение и умень-
шение It вызывают соответствующее увеличение и
уменьшение регистрируемого локального поля НI над
контуром без появления гистерезиса указанного участ-
ка зависимости НI(It). После достижения первого кри-
тического состояния сверхпроводящего контура маг-
нитный поток, создаваемый током I2 второй ветви,
перестает компенсироваться магнитным потоком Ф1,
создаваемым током I1 первой ветви. Результирующий
поток Ф через контур становится неравным нулю. В
результате, уменьшение тока It со значений It > Ic1 до
нуля приводит в соответствии с законом о сохранении
магнитного потока в сверхпроводящем контуре к его
замораживанию. В отличие от замораживания тока и
соответствующего магнитного потока в контуре ДСП с
двумя ПТК [7] замороженный поток в контуре с двумя
пленочными мостиками не является дискретной функ-
цией транспортного тока. Замораживание потока при-
водит к гистерезису зависимости НI(It) (см. для приме-
ра пунктирную линию B–F на рис. 4).
При увеличении тока It до величины, равной Ic1 + Ic2,
возникает второе, но резистивное токовое критическое
состояние контура, особенности которого были рас-
смотрены выше.
Выводы
Проведенные исследования особенностей токовых
состояний высокоиндуктивного ДСП с двумя «длин-
ными» (длина много больше длины когерентности
сверхпроводника) пленочными мостиками InSn позво-
лили установить, что часть из них идентична состоя-
ниям ДСП с двумя ПТК, а часть типична только для
ДСП с мостиками. Одинаковыми особенностями яв-
ляются: наличие двух токовых критических состояний
(первого — нерезистивного и второго — резистивно-
го); свойство контура ДСП замораживать транспорт-
ный ток и его магнитный поток после выключения
транспортного тока, превышающего первый критиче-
ский ток контура; наличие автоколебаний тока в вет-
вях контура после его перехода во второе, резистивное
состояние. Типичными только для ДСП с мостиками
являются следующие особенности: зависимости транс-
портного тока в ветви с большей индуктивностью, а
также замораживаемого тока и потока в контуре ДСП
являются линейными, а не дискретными функциями
транспортного тока через ДСП; автоколебания тока
(АКI) в резистивном состоянии мостиков контура ДСП
существуют при любом заданном значении транспорт-
ного тока, а не только при дискретных его значениях;
наличие значительных по величине (около милливоль-
та) низкочастотных автоколебаний напряжения (АКV)
на нормальном участке ВАХ контура.
Анализ результатов исследований показывает, что
причиной общих токовых особенностей двух типов кон-
туров являются различия в критических токах и индук-
тивностях их ветвей. Различия же токовых состояний
связаны с особыми свойствами слабых участков в вет-
вях ДСП. Если в ДСП с ПТК главную роль играют
макроскопические квантовые явления (квантование то-
ка и магнитного потока), то в ДСП с относительно
«длинными» (по сравнению с длиной когерентности)
мостиками основную роль играют такие ставшие клас-
сическими явления, как закон Лауэ, сопротивление
сверхпроводящих мостиков в критическом состоянии и
их теплообмен с окружающей внешней средой. В ча-
стности, возникновения АКV говорит в пользу гипоте-
зы о тепловой природе параметрических изменений
сопротивления мостиков, которые зависят от периоди-
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12 1331
А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко
ческих увеличений части транспортного тока в одной
ветви при одновременном ее уменьшении в другой.
В заключение авторы выражают благодарность
А.Н. Омельянчуку, А.Г. Сивакову и А.Л. Соловьеву за
ценные замечания при обсуждении результатов работы.
1. B.B. Schwartz and S. Foner, Superconductor Applications:
SQUIDs and Machines, Frances Bitter National Magnet
Lab., M.I.T. Cambridge, Massachusetts, Plenum Press, N.Y.
(1977).
2. У. Джолли, Криоэлектроника, Мир, Москва (1975).
3. H. Frohlich, H. Koch, W. Vodel, D. Wachter, and O. Frauen-
berger, Wissenschaftliche Zeitschrift, Der Friedrich–Schil-
ler–Universitat, Jena, Heft 1/2 (1973).
4. K. Enpuku, T. Kisu, and K. Yoshida, IEEE Trans. Magn. 27,
3058 (1991).
5. M. Muck and C.Heiden, IEEE Trans. Magn. 25, 1151 (1989).
6. С.И. Бондаренко, В.П. Коверя, А.В. Кревсун, Н.М. Лев-
ченко, А.А. Шабло, ФНТ 36, 202 (2010) [Low Temp. Phys.
36, 159 (2010)].
7. В.П. Коверя, А.В. Кревсун, С.И. Бондаренко, Н.М. Лев-
ченко, ФНТ 38, 44 (2012) [Low Temp. Phys. 38, 35 (2012)].
8. W.J. Skocpol, M.R. Beasley, and M. Tinkham, J. Appl.
Phys. 45, 4054 (1974).
9. M. von Laue, Theorie der Supraleitung, Schpringer, Berlin
(1949).
10. П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин, Расчет идуктивностей,
Энергоатомиздат, Ленинград (1986).
Current states of a doubly connected superconductor
with film bridges
A.V. Krevsun, L.V. Gnezdilova, V.P. Koverya,
and S.I. Bondarenko
Transport current distribution in the branches of
a doubly connected superconductor in the form of
a thin film high-inductance circuit with two bridges
of different width in the branches has been measured.
For a transport current lower than the sum of critical
currents of the bridges, its distribution is of anomalous
behavior on reaching the critical current of one of the
bridges. For a fixed transport current through the cir-
cuit which is higher than the sum of critical currents of
the bridges there appear low frequency undamped har-
monic self-oscillations of voltage and synchronous
self-oscillations of current in the circuit branches. The
mechanism of the onset of self-oscillations is dis-
cussed.
PACS: 74.78.–w Superconducting films and low-di-
mensional structures;
74.25.F– Transport properties.
Keywords: double connected superconductor, thin
film bridges, self-oscillations of voltage and
current.
1332 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118971 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T15:15:03Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кревсун, А.В. Гнездилова, Л.В. Коверя, В.П. Бондаренко, С.И. 2017-06-02T17:48:00Z 2017-06-02T17:48:00Z 2013 Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками / А.В. Кревсун, Л.В. Гнездилова, В.П. Коверя, С.И. Бондаренко // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1327–1332. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.78.–w, 74.25.F– https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118971 Измерено распределение транспортного тока в ветвях двухсвязного сверхпроводника в виде тонкопленочного высокоиндуктивного контура с двумя мостиками разной ширины в его ветвях. При транспортном токе, меньшем суммы критических токов мостиков, его распределение имеет особенность при достижении критического тока одного из мостиков. При фиксированном значении транспортного тока через контур, превышающем сумму критических токов мостиков, на нем возникают низкочастотные незатухающие гармонические автоколебания напряжения и синхронные с ними автоколебания тока в его ветвях. Обсуждается механизм возникновения автоколебаний. Виміряно розподіл транспортного струму в гілках двозв’язного надпровідника у вигляді тонкоплівкового контуру з двома містками різної ширини у його гілках. При транспортному струмі, який менше суми критичних струмів містків, його розподіл має особливість при досягненні критичного струму одного з містків. При фіксованому значенні транспортного струму скрізь контур, який перевищує суму критичних струмів містків, на ньому виникають низькочастотні незатухаючі гармонічні коливання напруги та синхронні з ними автоколивання струму в його гілках. Обговорюється механізм виникнення автоколивань. Transport current distribution in the branches of a doubly connected superconductor in the form of a thin film high-inductance circuit with two bridges of different width in the branches has been measured. For a transport current lower than the sum of critical currents of the bridges, its distribution is of anomalous behavior on reaching the critical current of one of the bridges. For a fixed transport current through the circuit which is higher than the sum of critical currents of the bridges there appear low frequency undamped harmonic self-oscillations of voltage and synchronous self-oscillations of current in the circuit branches. The mechanism of the onset of self-oscillations is discussed. Авторы выражают благодарность А.Н. Омельянчуку, А.Г. Сивакову и А.Л. Соловьеву за ценные замечания при обсуждении результатов работы. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками Current states of a doubly connected superconductor with film bridges Article published earlier |
| spellingShingle | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками Кревсун, А.В. Гнездилова, Л.В. Коверя, В.П. Бондаренко, С.И. Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| title | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| title_alt | Current states of a doubly connected superconductor with film bridges |
| title_full | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| title_fullStr | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| title_full_unstemmed | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| title_short | Токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| title_sort | токовые состояния двухсвязного сверхпроводника с пленочными мостиками |
| topic | Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| topic_facet | Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118971 |
| work_keys_str_mv | AT krevsunav tokovyesostoâniâdvuhsvâznogosverhprovodnikasplenočnymimostikami AT gnezdilovalv tokovyesostoâniâdvuhsvâznogosverhprovodnikasplenočnymimostikami AT koverâvp tokovyesostoâniâdvuhsvâznogosverhprovodnikasplenočnymimostikami AT bondarenkosi tokovyesostoâniâdvuhsvâznogosverhprovodnikasplenočnymimostikami AT krevsunav currentstatesofadoublyconnectedsuperconductorwithfilmbridges AT gnezdilovalv currentstatesofadoublyconnectedsuperconductorwithfilmbridges AT koverâvp currentstatesofadoublyconnectedsuperconductorwithfilmbridges AT bondarenkosi currentstatesofadoublyconnectedsuperconductorwithfilmbridges |