Сверхпроводимость гранулированных пленок 80NbN–20SiO₂

Abstract

Продемонстрирована возможность создания гранулированных сверхпроводящих пленок NbN–SiO₂ с контролируемым размером гранул золь-гель методом. Проведено комплексное исследование структурных и транспортных свойств гранулированных пленок 80%NbN–20%SiO₂ разной толщины. Установлено, что для наблюдения полного сверхпроводящего перехода образцы должны быть толщиной больше 750 нм. Критические температуры сверхпроводящего перехода и верхние критические магнитные поля для пленок разной толщины примерно равны и составляют 4,5К и 4,4Тл соответственно. Обнаружен кроссовер от 2D к 3D поведению температурной зависимости верхнего параллельного критического магнитного поля. Показано, что в области слабых магнитных полей резистивные переходы хорошо описываются законом Аррениуса. Механизмом уширения резистивных переходов в магнитном поле, вероятнее всего, является крип магнитного потока. Получена зависимость энергии активации от магнитного поля. В сильных магнитных полях обнаружены характерные начальные признаки индуцированного магнитным полем фазового перехода сверхпроводник–изолятор.

Продемонстровано можливість створення гранульованих надпровідних плівок NbN–SiO₂ з контрольованим розміром гранул золь-гель методом. Проведено комплексне дослідження структурних і транспортних властивостей гранульованих плівок 80%NbN–20%SiO₂ різної товщини. Установлено, що для спостереження повного надпровідного переходу зразки повинні бути товщиною більше 750 нм. Критичні температури надпровідного переходу й верхні критичні магнітні поля для плівок різної товщини приблизно рівні й становлять 4,5К и 4,4Тл відповідно. Виявлено кросовер від 2D до 3D поведінки температурної залежності верхнього паралельного критичного магнітного поля. Показано, що в області слабких магнітних полів резистивні переходи добре описуються законом Арреніуса. Механізмом розширення резистивних переходів у магнітнім полі, найімовірніше, є крип магнітного потоку. Отримано залежність енергії активації від магнітного поля. У сильних магнітних полях виявлені характерні початкові ознаки індукованого магнітним полем фазового переходу надпровідник–ізолятор.

A possibility of creation of granulated NbN–SiO₂ films with a controlled granule size has been demonstrated using the sol-gel method. A comprehensive study of structural and transport properties of 80%NbN–20%SiO₂ granular films of different thickness has been carried out. It is found that to observe the superconducting transition requires samples of more than 750 nm thickness. The critical temperatures of superconducting transitions and the upper critical magnetic fields for the films of different thickness are approximately equal 4.5K and 4.4T. A crossover from 2D to 3D behavior of the temperature dependence of the upper critical magnetic field is revealed. Resistive transitions at low magnetic fields comply with the Arrenius law. The broadening of resistive transitions in magnetic field is most probably induced by the magnetic flux creep. The magnetic field dependence of activation energy is obtained. Initial signs of the magnetic field-induced superconductor–insulator transition are observed at high magnetic fields.