Ультразвуковое исследование сверхпроводимости меди в Cu-Nb-композите при низких температурах

Abstract

Методом поглощения ультразвука при низких температурах Т=0,35…2К исследовано возникновение сверхпроводимости в медной матрице в Cu-Nb композитных образцах, обусловленное эффектом близости (proximity effect). Медь-ниобиевые композитные образцы цилиндрической формы были получены в ходе in situ процесса. Продольная ультразвуковая волна частотой 30 МГц распространялась вдоль оси цилиндрических образцов. Было обнаружено, что при T<2 K уменьшение температуры приводит также к заметному уменьшению поглощения продольного ультразвука, тогда как в чистых ниобии и меди оно не изменяется существенно при таких низких температурах. Проведены расчетные исследования полученных экспериментальных результатов с использованием компьютерного моделирования в программных пакетах Matlab и Mathematica. Из результатов исследований можно сделать вывод о существовании в этой системе температурно-зависимого эффекта близости, который индуцирует сверхпроводимость в медной матрице вблизи границы с ниобием. Также наблюдаются зависящие от температуры андреевские отражения электронных возбуждений на границе Cu-Nb (нормальный металл-сверхпроводник), что сказывается на виде зависимости поглощения ультразвука от температуры. Проведена оценка индуцированных в условиях данного эксперимента сверхпроводящих параметров меди.

Методом поглинання ультразвуку при низьких температурах Т=0,35…2 K досліджене виникнення надпровідності в мідній матриці в Cu-Nb-композитних зразках, обумовлене ефектом близькості (proxіmіty effect). Мідь-ніобієві композитні зразки циліндричної форми були отримані в ході іn sіtu процесу. Поздовжня ультразвукова хвиля частотою 30 МГц поширювалася уздовж осі циліндричних зразків. Було виявлено, що при T<2 K зменшення температури приводить також до помітного зменшення поглинання поздовжнього ультразвуку, тоді як у чистих ніобії й міді воно не змінюється істотно при таких низьких температурах. Проведено розрахункові дослідження отриманих експериментальних результатів з використанням комп'ютерного моделювання в програмних пакетах Matlab й Mathematіca. З результатів досліджень можна зробити висновок про існування в цій системі температурно-залежного ефекту близькості, що індукує надпровідність у мідній матриці поблизу границі з ніобієм. Також спостерігаються залежні від температури андріївські розсіювання електронних збуджень на границі Cu-Nb (нормальний метал-надпровідник), що позначається на виді залежності поглинання ультразвуку від температури. Проведено оцінку індукованих в умовах даного експерименту надпровідних параметрів міді.

The nature of superconductivity in copper matrix in Cu-Nb composite samples, caused by the proximity effect, is researched by the method of ultrasound absorption in Cu-Nb composite samples at low temperatures Т=0,35…2К. The Copper - Niobium composite samples of cylindrical form were prepared using the in-situ process. The longitudinal ultrasonic wave with 30 МHz frequency was propagating along the axis of cylindrical samples. It was revealed that the decrease of temperature reduces also in the noticeable decrease of absorption of longitudinal ultrasonic wave at T<2, whereas it does not vary so strongly in the pure niobium and copper at such low temperatures. The computing researches of obtained experimental results were performed with the use of computer modeling and simulation in the Matlab and Mathematica software programs. From the results of given investigation, it is possible to make a conclusion about the existence of the temperature dependent proximity effect, which induces the superconductivity in copper matrix near to the interface with niobium. The temperature-dependent Andreev scattering of electronic excitations at Cu-Nb (normal metal-superconductor) boundary is also observed, which has an effect on a sort of dependence of the absorption of ultrasonic wave in Cu-Nb composite samples from the temperature. The estimation of induced superconducting parameters of copper in conditions of given experiment is completed.