Мікрохвильовий відгук наноструктурованих тонких плівок високотемпературних надпровідників
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.10.969Ключові слова:
-Анотація
Розроблено модель мiкрохвильового вiдгуку наноструктурованої плiвки високотемпературного надпровiдника (ВТНП) з iмплантованими наночастинками та нанострижнями з дiелектричного матерiалу, або точковими та стовпчастими радiацiйними дефектами з нанорозмiрним перерiзом. У цьому випадку мiкрохвильовий поверхневий опiр Rs(T,H,ω) обчислено як для мейсснеровського, так i для змiшаного станiв плiвки надпровiдника в прикладеному постiйному магнiтному полi. Отриманi результати свiдчать про те, що iмплантацiя дiелектричних наночастинок або створення точкових радiацiйних дефектiв може значно покращити характеристики надпровiдника на мiкрохвильових частотах. Зокрема, цi нанорозмiрнi структурнi дефекти можуть зменшити поверхневий опiр в мейсснеровському станi i обмежити коливання вихорiв Абрикосова та пов’язанi з цим втрати мiкрохвильової енергiї, зменшуючи тим самим внесок абрикосовських вихорiв у величину Rs у змiшаному станi ВТНП плiвки.
Посилання
B. Maiorov, S.A. Baily, H. Zhou, O. Ugurlu, J.A. Kennison, P.C. Dowden, T.G. Holesinger, S.R. Foltyn, L. Civale. Synergetic combination of different types of defect to optimize pinning landscape using BaZrO3-doped YBa2Cu3O7. Nature Mater. 8, 398 (2009). https://doi.org/10.1038/nmat2408
T.G. Holesinger, M.D. Feldmann, B. Maiorov, L. Civale, J.A. Kennison, Y.J. Coulter, P.D. Dowden, J.F. Baca, P.H. Tobash, E.D. Bauer, K.R. Marken. Nanorod self-assembly in high Jc YBa2Cu3O7?x films with Ru-based double perovskites. Materials 4, 2042 (2011). https://doi.org/10.3390/ma4112042
S.H. Wee, Y.L. Zuev, C. Cantoni, A. Goyal. Engineering nanocolumnar defect configurations for optimized vortex pinning in high temperature superconducting nanocomposite wires. Sci. Rep. 3, 2310, 1 (2013). https://doi.org/10.1038/srep02310
T. Horide, K. Otsubo, R. Kita, N. Matsukida, M. Ishimaru, S. Awaji, K. Matsumoto. Strong c-axis correlated pinning and hybrid pinning in YBa2Cu3O7?x films containing BaHfO3 nanorods and stacking faults. Supercond. Sci. Technol. 30, 074009 (2017). https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa70d3
V.L. Svetchnikov, V.S. Flis, A.A. Kalenyuk, A.L. Kasatkin, A.I. Rebikov, V.O. Moskaliuk, C.G. Tretiatchenko, V.M. Pan. Nanotechnology as a way to overcome the rapid Jc fall with HTS film thickness. J. Phys.: Conf. Ser. 234, 012041 (2010). https://doi.org/10.1088/1742-6596/234/1/012041
V.I. Matsui, V.S. Flis, V.O. Moskaliuk, A.L. Kasatkin, N.A. Skoryk, V.L. Svechnikov. Current-carrying abilities of nano-structured HTS thin films. J. Nanosci. Nanoeng. 1, 38 (2015).
L. Civale. Vortex pinning and creep in high-temperature superconductors with columnar defects. Supercond. Sci. Technol. 10, A11 (1997). https://doi.org/10.1088/0953-2048/10/7A/003
R. Biswal, J. John, P. Mallick, B.N. Dash, P.K. Kulriya, D.K. Avasthi, D. Kanjilal, D. Behera, T. Mohanty, P. Raychaudhuri, N.C. Mishra. 200 MeV silver ion irradiation induced structural modification in YBa2Cu3O7?y thin films at 89 K: An in situ x-ray diffraction study. J. Appl. Phys. 106, 053912 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3212537
F. Massee, P.O. Sprau, Y.-L. Wang, J.C.S. Davis, G. Ghigo, G. Gu, W.-K. Kwok. Imaging atomic-scale effects of high-energy ion irradiation on superconductivity and vortex pinning in Fe(Se, Te). Sci. Adv. 1, e1500033 (2015). https://doi.org/10.1126/sciadv.1500033
J. Wosik, L.-M. Xie, J. Mazierska, R. Grabovickic. Influence of columnar defects on surface resistance of YBa2Cu3Ox superconducting thin films; nonlinear effects. Appl. Phys. Lett. 75, 1781 (1999). https://doi.org/10.1063/1.124818
R. Gerbaldo, G. Ghigo, L. Gozzelino, F. Laviano, A. Amato, A. Rovelli, R. Cherubini. Nanostructuring superconductors by ion beams: A path towards materials engineering, multidisciplinary applications of nuclear physics with ion beams. AIP Conf. Proc. 1530, 95 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4812910
R. Woerdenweber, P. Lahl, J. Einfeld. Improvement of the microwave properties of Y-Ba-Cu-O films with artificial defects. IEEE Trans. Appl. Supercond. 11, 2812 (2001). https://doi.org/10.1109/77.919648
J.R. Powell, A. Porch, A.P. Kharel, M.J. Lancaster, R.G. Humphreys, F.Wellhofer, C.E. Gough. The nonlinear surface impedance of YBa2Cu3O7?б thin films in zero and large applied fields. J. Appl. Phys. 86, 2137 (1999). https://doi.org/10.1063/1.371021
N. Pompeo, R. Rogai, A. Augieri, V. Galluzzi, G. Celentano, E. Silva. Reduction in the field-dependent microwave surface resistance in YBa2Cu3O7?б with submicrometric BaZrO3 inclusions as a function of BaZrO3 concentration. J. Appl. Phys. 105, 013927 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3056179
S. Sato, T. Honma, S. Takahashi, K. Sato, M. Watanabe, K. Ichikawa, K. Takeda, K. Nakagawa, A. Saito, S. Ohshima. Introducing Artificial Pinning Centers Into YBCO Thin Films to Improve Surface Resistance in a DC Magnetic Field. IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 7200404 (2013). https://doi.org/10.1109/TASC.2012.2233849
I. Vendik. Phenomenological model of the microwave surface impedance of high-Tc superconducting films. Supercond. Sci. Technol. 13, 974 (2000). https://doi.org/10.1088/0953-2048/13/7/312
M. Hein, T. Kaiser, G. Muller. Surface resistance of epitaxial YBa2Cu3O7?x films on various substrates: Effects of pair condensation and quasiparticle scattering. Phys. Rev. B 61, 640 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.640
H.J. Fink, M.R. Trunin. Anisotropic microwave resistance of YBa2Cu3O6.95 and the modified two-fluid model. Phys. Rev. B 62, 3046 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.3046
M. Golosovsky, M. Tsindlekht, D. Davidov. High-frequency vortex dynamics in YBa2Cu3O7. Supercond. Sci. Technol. 9, 1 (1996). https://doi.org/10.1088/0953-2048/9/1/001
E.H. Brandt. Large range of validity of linear elasticity of the vortex lattice in high-Tc superconductors. Phys. Rev. Lett. 69, 1105 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.1105
E.H. Brandt. Penetration of magnetic ac fields into type-II superconductors. Phys. Rev. Lett. 67, 2219 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.2219
M.W. Coffey, J.R. Clem. Unified theory of effects of vortex pinning and flux creep upon the rf surface impedance of type-II superconductors. Phys. Rev. Lett. 67, 2219 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.386
M.W. Coffey, J.R. Clem. Theory of high-frequency linear response of isotropic type-II superconductors in the mixed state. Phys. Rev. B 46, 11757 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.11757
J.I. Gittleman, B. Rosenblum. Radio-frequency resistance in the mixed state for subcritical currents. Phys. Rev. Lett. 16, 734 (1966). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.16.734
N. Klein. High-frequency applications of high-temperature superconductor thin films. Rep. Prog. Phys. 65, 1387 (2002). https://doi.org/10.1088/0034-4885/65/10/201
A. Gurevich. Theory of RF superconductivity for resonant cavities. Supercond. Sci. Technol. 30, 034004 (2017). https://doi.org/10.1088/1361-6668/30/3/034004
Li Chunguang, Wang Xu, Wang Jia, Sun Liang, He Yusheng. Progress on applications of high-temperature superconducting microwave filters. Supercond. Sci. Technol. 30, 073001 (2017). https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa69f1
G.A. Melkov, A.L. Kasatkin, V.Yu. Malyshev. The surface impedance of epitaxial HTSC films in the mixed state. Low Temp. Phys. 20, 868 (1994).
G.A. Melkov, V.Yu. Malyshev, S.K. Korsak. Nonlinear microwave properties of epitaxial HTS films. Low Temp. Phys. 23, 782 (1997). https://doi.org/10.1063/1.593446
V.M. Pan, A.A. Kalenyuk, A.L. Kasatkin, O.M. Ivanyuta, G.A. Melkov. Microwave Response of Perfect YBa2Cu3O7?x Thin films deposited on CeO2-buffered saphire: A probe for pairing symmetry. J. Supercond. Nov. Magn. 20, 59 (2007). https://doi.org/10.1007/s10948-006-0190-7
G.A. Melkov, Y.V. Egorov, O.M. Ivanjuta, V.Y. Malyshev, H.K. Zeng, K.H. Wu, J.Y. Juang. HTS surface wave resonators. J. Supercond. 13, 95 (2000). https://doi.org/10.1023/A:1007734428003
V.F. Tarasov, I.V. Korotash, V.F. Taborov, C.G. Tretiatchenko, V.V. Vysotskii, V.M. Pan, A.N. Ivanyuta, G.A. Melkov, M. Lorenz. Band-pass filters for 1.8 GHz frequency range using double-sided YBCO/Au Films on CeO2-buffered sapphire. J. Supercond. 14, 115 (2001) https://doi.org/10.1023/A:1007896609014
A.-M. Valente-Feliciano. Superconducting RF materials other than bulk niobium: A review. Supercond. Sci. Technol. 29, 113002 (2016). https://doi.org/10.1088/0953-2048/29/11/113002
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
