Публикации

Исследовались тонкие сверхпроводящие полоски в форме плотноупакованных меандров, изготовленных из ультратонких сверхпроводящих полосок нитрида ниобия (NbN) шириной примерно 100 нм, толщиной 5 нм и длиной до 100 мкм. В структурах был обнаружен эффект большой кинетической индуктивности при температурах ниже критической. Изучалась зависимость резонансной частоты LC–контура от температуры, где в качестве индуктивности L был использован сверхпроводящий меандр с большой кинетической индуктивностью, а емкости С – чип-конденсатор. Экспериментальные данные указывают на  то, что кинетическая индуктивность зависит от температуры, так как наблюдался сдвиг резонансной частоты при температурах ниже критической относительно нормального состояния, что указывает на то, что в таких системах меняется импеданс за счет возрастания кинетической индуктивности при переходе в сверхпроводящее состояние. Данный эффект имеет значение как в прикладных, так и в фундаментальных исследованиях. При использовании различных сверхпроводящих детекторов кинетическая индуктивность может заметно влиять на их быстродействие. В фундаментальных разработках, где требуется on-chip реализация стабилизации заряда (тока), большой импеданс подводящих цепей по высокой частоте – крайне полезное явление.

В середине прошлого века было продемонстрировано, что с уменьшением размеров сверхпроводящих структур, например, толщины тонкой пленки, ее критическая температура ТС сдвигается на некоторую величину. В алюминии и индии она увеличивается, а в ртути, ниобии и свинце она уменьшается. Тем не менее общепринятой теории, объясняющей данный эффект, до настоящего времени нет. В 70-х гг., во время самого большого объема исследований по данной тематике, В.Л. Гинзбург выдвинул предположение, что температура перехода достаточно чистой монокристаллической пленки сверхпроводника будет точно такой же, как и в объемном теле. Однако данное предположение так и не было проверено, и вопрос о природе этого эффекта все еще остается открытым. Для исследования крайне интересен алюминий, в связи с тем, что зависимость TС алюминиевой пленки от ее толщины весьма предсказуема, и увеличивается с уменьшением размеров. Несмотря на некоторое количество работ по изучению этой зависимости в алюминии, не всегда удается точно установить соответствие с теорией. Это связано с тем, что характеристики варьируются от образца к образцу, изготовленных даже в одной партии. В нашем случае были изготовлены поликристаллические пленки, размеры кристаллитов в которых сопоставимы с толщиной пленки, и эпитаксиальные образцы с атомарно гладкой поверхностью. Пленки были изготовлены методами электронно-лучевого напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии на различные подложки. В рамках модели БКШ критическая температура сверхпроводящего перехода экспоненциально зависит от плотности электронных состояний на уровне Ферми N(EF ) и константы электрон-фононного  заимодействия V: TC ~ exp(–1/[N(EF)*V]). В работе показано, что за счет КРЭ в тонких сверхпроводящих пленках оба параметра N(EF) и V немонотонным образом меняются с толщиной образца. Такое поведение является следствием теории резонанса формы. Предположительно, эффект, оказываемый разупорядоченностью кристаллитов, а также поверхностью или подложкой, не имеет доминирующей роли конкретно в нашем случае, так как пленки алюминия имеют высокое качество, а их толщины выходят далеко за пределы сверхтонких объектов, в которых поверхностные явления начинают играть решающую роль. В результате проделанного исследования были получены экспериментальная и теоретическая зависимости TC от толщины пленок, изготовленных разными способами на разных подложках.

В середине прошлого века было продемонстрировано, что с уменьшением размеров

сверхпроводящих структур, например, толщины тонкой плёнки, её критическая температура Тс

сдвигается на некоторую величину. В алюминии, олове и индии она увеличивается, а в ртути, ниобии

и свинце она уменьшается. Тем не менее, общепринятой теории, объясняющей данный эффект до

настоящего времени нет. В 70-х годах, во время самого большого объёма исследований по данной

тематике, В.Л. Гинзбург сделал предположение, что температура перехода достаточно чистой,

моноатомной плёнки сверхпроводника будет точно такой же, как и в объёмном теле. Однако, данное

предположение так и не было проверено, и вопрос о природе этого эффекта всё ещё остаётся

открытым. Для исследования был выбран алюминий, в связи с тем, что зависимость Tс пленки от ее

толщины весьма предсказуема, и увеличивается с уменьшением размеров. Несмотря на некоторое

количество работ по изучению этой зависимости в алюминии, не всегда удаётся точно установить

соответствие с теорией. Это связано с тем, что характеристики варьируются от образца к образцу,

изготовленных даже в одной партии. В нашем случае были изготовлены поликристаллические

плёнки, размеры кристаллитов в которых сопоставимы с толщиной плёнки и эпитаксиальные

образцы с атомарно гладкой поверхностью. Плёнки были изготовлены методами электронно-

лучевого напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии на различные подложки. В рамках модели

БКШ критическая температура сверхпроводящего перехода экспоненциально зависит от плотности

электронных состояний на уровне Ферми N(EF) и константы электрон-фононного взаимодействия V:

TC ~ exp(-1/N(EF))*V. В работе показано, что за счет КРЭ в тонких сверхпроводящих пленках оба

параметра N(EF) и V немонотонным образом меняются с толщиной образца. Такое поведение

является следствием теории резонанса формы. Предположительно, эффект, оказываемый

разупорядоченностью кристаллитов, а также поверхностью или подложкой, не имеет доминирующей

роли конкретно в нашем случае, так как плёнки алюминия имеют высокое качество, а их толщины

выходят далеко за пределы сверхтонких объектов, в которых поверхностные явления начинают

играть решающую роль. В результате проделанного исследования была получены

экспериментальные и теоретическая зависимость TC от толщины плёнок, изготовленных разными

способами на разных подложках.