Coherent vortex motion in Yba2cu3o7-Z superconducting thin films containing Π-shaped channel for easy vortex motion biased at I ~ IC

Abstract

The current vs. voltage dependences of YBa2Cu3O7-x superconducting microbridges containing laser–written (LW) -shaped channel for easy vortex motion have been investigated in a narrow range of temperatures ranging from 87.3 to 88.6 K that are still below the critical temperature Tc of the material. In the range of the before mentioned temperatures the current-self magnetic field produced, Abrikosov magnetic vortices/anti-vortices appear in the partially deoxygenated (x ~ 0.2) channel and move coherently identifying itself as Josephson–like voltage “steps” in nonlinear current–voltage dependences. Bias current creates Lorentz force FL, pushing vortices along the LW-channel from its edges towards the centre. As follows from current-voltage dependences, vortices start moving at I = Ic. This current satisfies condition FL >> Fp (where Fp – is pinning force in the film). Our results confirm that oxygen vacancies in the channel area decrease the pinning force of screw-dislocations and make the channel of uniform pinning. Then, even at I = Ic, Abrikosov magnetic vortices create a spontaneous channel in the deoxygenated channel of the superconducting microbridge and start moving coherently.

Article in Lithuanian.

Magnetinių sūkurių koherentinio judėjimo YBa2CU3O7-X superlaidžiuosiuose plonuosiuose sluoksniuose su lazeriu suformuotu

Santrauka. Darbe nagrinėjami silpnai tarpusavyje sąveikaujančių Abrikosovo magnetinių sūkurių judėjimo ypatumai 0,3 mm storio, 100 mm ilgio ir 50 mm pločio YBa₂Cu₃O_7–xsuperlaidžiuosiuose dariniuose, turinčiuose iš dalies deguonimi nuskurdintą Π formos Abrikosovo magnetinių sūkurių kanalą. Sūkurių kanalas  superlaidžiajame darinyje sudarytas sufokusuotu į 5 mm skersmens dėmę lazerio spinduliu. Šviesos poveikiu modifikuotame superlaidžiojo darinio kanale (x < 0,2) atsirado papildomi sūkurių prieraišos centrai (deguonies vakansijos), kurių kuriama sūkurių prieraišos jėga F_p sumažino stiprių prieraišos centrų kuriamą prieraišos jėgą ir sukūrė palankias sąlygas Abrikosovo magnetinių sūkurių judėjimui, dariniu tekant srovei, kurios tankis keliomis eilėmis mažesnis už šviesa nemodifikuoto superlaidininko dalies kritinį srovės tankį. Atliktų tyrimų rezultatai rodo, kad koherentinis Abrikosovo magnetinių sūkurių judėjimas superlaidininke, eksperimentuose pasireiškiantis įtampos laipteliais voltamperinėje darinio charakteristikoje, gali atsirasti esant F_L >> F_p netgi tuomet, kai sūkurių kanalas nėra visiškai užpildytas Abrikosovo magnetiniais sūkuriais, dėl ko sūkuriai silpnai sąveikauja tarpusavyje.

Raktiniai žodžiai: II rūšies superlaidininkas, kritinis magnetinis laukas, sūkurių prieraišos jėga, sūkurių prieraišos centrai, Lorenco jėga, Abrikosovo magnetinis sūkurys, sūkurių kanalas.

Keyword : II-type superconductor, thin film, critical magnetic field, vortex channel, coherence length, pinning force, pining center, Lorentz force