Осцилляции критического сверхпроводящего тока тонких двухсвязных пленок Sn в присутствии внешнего перпендикулярного магнитного поля

Abstract

Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования осцилляций критического сверхпроводящего тока тонких двухсвязных пленок Sn в присутствии внешнего перпендикулярного магнитного поля. Эксперименты проведены на образцах, состоящих из двух широких электродов, соединенных двумя узкими каналами. Длина каналов l удовлетворяла условию l >> ξ (ξ — длина когерентности Гинзбурга–Ландау). При температурах, близких к критической температуре Tc , зависимость критического тока Ic от среднего внешнего магнитного потока Φe представляла собой кусочнолинейную функцию, периодическую по кванту потока Φ0. Амплитуда осцилляций Ic при заданной температуре пропорциональна фактору ξ/l. Кроме того, обнаружена многозначность зависимости Ic = Ic(Φe), означающая присутствие метастабильных состояний. В рамках приближения Гинзбурга–Ландау построена теория, объясняющая указанные особенности осцилляционного эффекта на примере идеально симметричной системы. Экспериментально обнаружены эффекты, связанные с неравенством критических токов сверхпроводящих каналов: смещения максимумов зависимости Ic = Ic(Φe) и сопутствующая им асимметрия относительно изменения направления транспортного тока.

Представлено результати експериментального та теоретичного дослідження осциляцій критичного надпровідного струму тонких двозв’язаних плівок Sn у присутності зовнішнього перпендикулярного магнітного поля. Експерименти проведено на зразках, що складаються з двох широких електродів, які зв’язані двома вузькими каналами. Довжина каналів l задовольняла умові l >> ξ (ξ — довжина когерентності Гінзбурга–Ландау). При температурах, близьких до критичної температури Tc , залежність критичного струму Ic від середнього зовнішнього магнітного потоку Φe являла собою кусково-лінійну функцію, періодичну по кванту потоку Φ0. Амплітуда осциляцій Ic при заданій температурі пропорційна фактору ξ/l. Крім того, виявлено багатозначність залежності Ic = Ic(Φe), що означає присутність метастабільних станів. У рамках наближення Гінзбурга–Ландау побудовано теорію, яка пояснює указані особливості осциляційного ефекту на прикладі ідеально симетричної системи. Експериментально виявлено ефекти, які пов’язані з нерівністю критичних струмів надпровідних каналів: зміщення максимумів залежності Ic = Ic(Φe) та супутня їм асиметрія відносно зміни напряму транспортного струму.

The results of experimental and theoretical studies of oscillations of the critical superconducting current of thin doubly-connected Sn films in an external perpendicular magnetic field are presented. The experiments were performed on samples that consisted of two wide electrodes joined together by two narrow channels. The length of the channels l satisfied the condition l >> ξ (ξ being the Ginzburg–Landau coherence length). At temperatures close to the critical temperature Tc , the dependence of critical current Ic on average external magnetic flux Φe has the form of a piece-wise linear function, periodic with respect to flux quantum Φ0. The amplitude of Ic oscillations at a given temperature is proportional to the factor ξ/l. Moreover, the dependence Ic = Ic(Φe) proves to be multivalued, which signifies the presence of metastable states. Based on the Ginzburg–Landau approximation, a theory is constructed that explains the above-mentioned features of the oscillation effect by the example of an ideally symmetric system. Besides, the experiments displayed effects related to the inequality of the critical currents of the superconducting channels, i.e., shifts of the maxima of the dependence Ic = Ic(Φe) accompanied by an asymmetry with respect to a change of the direction of the transport current.