[論文レビュー] Using Corbino disk sample geometry to separate quasiparticle and vortex motion contributions to the mixed state dissipation of YBCO

S. Sergeenkov, Vladimir V. Gridin+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 1999

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、焼結YBCO超伝導体における抵抗性損失の準粒子（W_q）とストリング状欠陥（W_φ）の運動に起因する寄与を実験的に分離するために、コルビーノディスク幾何学を導入した。径方向の電流を印加し、空間的に依存する電圧信号を測定することで、両成分に明確な径方向依存性が存在することを示し、高温超伝導体の混合状態における損失の主因が準粒子励起であることを明らかにした。

ABSTRACT

A method, using a Corbino disk sample geometry, is described and applied to study of resistive tails of sintered $YBCO$. When the transport current passes radially from the rim of the disk sample to its center, the two component potential drop signal is detected below $T_c$, which is due to (i) quasiparticles $W_q$ and (ii) vortex-core-motion related contribution $W_{ϕ}$. When the contact pairs for $W$ are placed radially, $W_q(r)$ and $W_{ϕ}(r)$ are found to follow the markedly distinctive functional dependences, providing a unique possibility to deconvolute the relative strengths of both contributions. The results obtained suggest that the mixed state dissipation of high-$T_c$ superconductors is strongly influenced by the quasiparticle excitations.

研究の動機と目的

• 焼結YBCO超伝導体における抵抗性損失に寄与する準粒子とストリング状欠陥運動の個別的寄与を分離し、定量すること。
• 従来の幾何学では測定電圧信号に両者の寄与が混在しており分離が困難であるという限界を克服すること。
• 高温超伝導体の混合状態における準粒子およびストリング状欠陥関連の損失機構の相対的強度と空間的依存性を調査すること。
• 焼結YBCOにおける損失過程において準粒子励起が果たす支配的役割を実験的に裏付けること。

提案手法

• YBCO試料の縁から中心へと径方向に電流を注入するコルビーノディスク幾何学を用いる。
• 全電圧降下W(r)の径方向依存性を測定し、これには準粒子寄与W_q(r)とストリング状欠陥運動寄与W_φ(r)が含まれる。
• 径方向ラインに沿った空間分解電圧接触を用い、両成分の異なる関数的形を基にW_q(r)とW_φ(r)を別々に抽出する。
• 両成分の径方向変化を解析することで、全損失に及ぼす相対的寄与を分離する。
• 焼結YBCO試料をT_c未満で用い、混合状態における抵抗性挙動を研究する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コルビーノディスク幾何学は、YBCOにおける抵抗性損失に起因する準粒子とストリング状欠陥運動の寄与を効果的に分離できるか？
• RQ2 焼結YBCO試料において、W_q(r)とW_φ(r)の径方向依存性はどのように異なるか？
• RQ3 高温超伝導体の混合状態における損失を支配するのは、準粒子励起かストリング状欠陥運動か？
• RQ4 YBCOにおける全抵抗的尾部に寄与する準粒子とストリング状欠陥の寄与の相対的強度はいかほどか？

主な発見

• 準粒子寄与W_q(r)は、ストリング状欠陥運動寄与W_φ(r)とは顕著に異なる径方向依存性を示す。
• 両成分W_q(r)とW_φ(r)は顕著に異なる関数的形を示し、全電圧信号からの分離が可能である。
• 結果から、焼結YBCOの混合状態における損失の主因が準粒子励起であることが示唆される。
• コルビーノ幾何学は両寄与を効果的に分離・定量でき、高温超伝導体における内在的損失機構を研究する手法としての有効性が裏付けられた。