Критические токи, центры и линии проскальзывания фазы параметра порядка в сверхпроводящих пленках в отсутствие внешнего магнитного поля

Abstract

Исследованы температурные зависимости вольт-амперных характеристик высококачественных тонких оловянных пленок шириной от 7 до 50 мкм в отсутствие внешнего магнитного поля. Впервые на одних и тех же образцах наблюдаются центры проскальзывания фазы (ЦПФ) вблизи Tc, где они являются узкими каналами, а с понижением температуры, когда эти же пленки становятся широкими, наблюдаются линии проскальзывания фазы (ЛПФ). Критический ток при этом испытывает температурный кроссовер, влияющий на его абсолютное значение, но в некотором температурном интервале сохраняющий температурную зависимость вида (1 - T/Tc)³/². При дальнейшем понижении температуры критический ток вхождения собственных вихрей в образец линейно зависит от температуры и соответствует теории Асламазова–Лемпицкого. Температура начала кроссовера при понижении температуры совпадает с температурой, при которой ширина пленки равна учетверенному значению глубины проникновения слабого магнитного поля, перпендикулярного плоскости пленки. По обе стороны этого равенства пленки являются либо узкими, либо широкими. Ток образования первого ЦПФ является равномерно распределенным по ширине пленки критическим током распаривания Гинзбурга–Ландау. Ток образования первой ЛПФ является специфически распределенным по ширине образца током неустойчивости вихревого состояния, предсказанным Асламазовым и Лемпицким.

Досліджено температурні залежності вольт-амперних характеристик високоякісних тонких олов’яних плівок шириною від 7 до 50 мкм при відсутності зовнішнього магнітного поля. Вперше на одних і тих же зразках спостерігаються центри проковзування фази (ЦПФ) поблизу Tc , де вони є вузькими каналами, а зі зниженням температури, коли ці ж плівки стають широкими, спостерігаються лінії проковзування фази (ЛПФ). Критичний струм при цьому зазнає температурний кросовер, що впливає на його абсолютне значення, але в деякому температурному інтервал і зберігає температурну залежність у вигляді (1 - T/Tc)³/². При подальшому зниженні температури критичний струм входження власних вихорів у зразок лінійно залежить від температури і відповідає теорії Асламазова–Лемпицького. Температура початку кросовера при зниженні температури відповідає температурі, при якій ширина плівки зрівнюється з чотирикратним значенням глибини проникнення слабкого магнітного поля, перпендикулярного до площини плівки. По обидва боки цієї рівності плівки є або вузькими, або широкими. Струм утворення першого ЦПФ є рівномірно розподіленим по ширині плівки струмом розпарювання Гінзбурга–Ландау. Струм утворення першої ЛПФ є специфічно розподілений по ширині зразка струм нестійкості вихорового стану, який був передбачений Асламазовим та Лемпицьким.

The temperature dependences of current-voltage characteristics have been measured on high-grade thin Sn films (7–50 micron wide) in zero external magnetic field. For the first time we could observe on the same samples phase slip centers (PSC) near Tc, where the samples were narrow channels, and phase slip lines (PSL) at lower temperatures when the films become wide. In this case the critical current experiences a temperature crossover which affects absolute value of the critical current while the temperature dependence of the (1 - T/Tc)³/² type persists in a certain temperature interval. On further the temperature lowering, the critical current at which vortices due to the self-field of the current enter the sample has a linear temperature dependence and correlates with the Aslamazov-Lempitsky theory. With lowering temperature the onset of the crossover occurs at a temperature at which the film width becomes equal to the fourfold penetration depth of the weak magnetic field perpendicular to the film plane. On each side of this equality the films are either narrow or wide. The current of the formation of the first PSC is the Ginzburg–Landau critical current of pair breaking which is distributed uniformly over the film width. The current of the formation of the first PSL is the current of the vortex — state instability predicted by Aslamazov and Lempitsky. It is distributed specifically over the sample width.