Критическое состояние сверхпроводящих слоистых структур

Abstract

Предложен новый метод расчета зависимости критического тока от внешнего магнитного поля и распределения этого тока по слоям в сверхпроводящих слоистых структурах. Метод основан на численном решении системы нелинейных уравнений Гинзбурга–Ландау, описывающих поведение сверхпроводящей пластины, несущей транспортный ток в магнитном поле, при условии отсутствия в ней вихрей Абрикосова. Изучено также влияние граничных условий в теории Гинзбурга–Ландау на критическое состояние сверхпроводящих слоистых структур. C математической точки зрения использование общего граничного условия к системе уравнений Гинзбурга–Ландау приводит к изменению параметра порядка по толщине тонких сверхпроводящих пластин. Физическая природа данного явления объясняется эффектом близости в области границы сверхпроводник–нормальный металл (SN), который приводит к подавлению параметра порядка вблизи SN границы. Полученные в результате расчетов зависимости критического тока пластин как функции напряженности магнитного поля, приложенного параллельно слоям, используются для определения критического тока многослойных структур. Предполагается, что взаимное влияние сверхпроводящих слоев осуществляется только через создаваемое ими магнитное поле.

Запропоновано новий метод розрахунку залежності критичного струму від зовнішнього магнітного поля та розподілу цього струму по шарах в шаруватих структурах. Метод заснований на чисельному рішенні системи нелінійних рівнянь Гінзбурга–Ландау, що описують поведінку надпровідної пластини, яка несе транспортний струм у магнітному полі, за умови відсутності в ній вихорів Абрікосова. Вивчено також вплив граничних умов у теорії Гінзбурга–Ландау на критичний стан надпровідних шаруватих структур. З математичної точки зору використання загальної граничної умови щодо системи рівнянь Гінзбурга–Ландау призводить до зміни параметра порядку по товщині тонких надпровідних пластин. Фізична природа цього явища пояснюється ефектом близькості в області границі надпровідник–нормальний метал (SN), що призводить до придушення параметра порядку поблизу SN межі. Отримані в результаті розрахунків залежності критичного струму пластин як функції напруженості прикладеного паралельно шарам магнітного поля використовуються для визначення критичного струму багатошарових структур. Передбачається, що взаємний вплив надпровідних шарів здійснюється тільки через створене ними магнітне поле

We propose a new method for calculating the dependence of the critical current on the external magnetic field and the distribution of this current in multilayered structures. The method is based on the numerical solution of the system of nonlinear Ginzburg–Landau equations describing the behavior of the superconducting plate carrying the transport current in a magnetic field, provided there are no vortices in it. The paper also studies the influence of boundary conditions in Ginzburg–Landau theory on the critical state of superconducting layered structures. From a mathematical point of view the use of general boundary conditions for the Ginzburg–Landau system of equations leads to a change in the order parameter for the thickness of thin superconducting plates. The physical nature of this phenomenon is explained by the proximity effect in the region of the superconductor–normal metal (SN) boundary, which leads to the suppression of the order parameter near the SN boundary. The dependences of the critical current of plates as a function of the magnetic field applied parallel to the layers obtained as a result of calculations are used to determine the critical current of multilayer structures. It is assumed that the mutual influence of superconducting layers is carried out only through the magnetic field created by them.