[논문 리뷰] Using Corbino disk sample geometry to separate quasiparticle and vortex motion contributions to the mixed state dissipation of YBCO

S. Sergeenkov, Vladimir V. Gridin외 1명|arXiv (Cornell University)|1999. 07. 22.

Physics of Superconductivity and Magnetism참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 납연 YBCO 초전도체에서 저항성 손실에 기여하는 준입자(W_q)와 비오르트핵운동(W_φ) 기여를 실험적으로 분리하기 위해 Corbino 디스크 기하구조를 도입한다. 반경 방향 전류를 공급하고 공간적으로 분포된 전압 신호를 측정함으로써, 두 성분 모두가 서로 다른 반경 의존성을 보임을 입증하였으며, 고온 초전도체의 혼합상에서 준입자 자극이 지배적인 역할을 한다는 것을 밝혀냈다.

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.

연구 동기 및 목표

• 준입자와 비오르트 운동이 YBCO 초전도체의 저항성 손실에 기여하는 기여도를 개별적으로 분리하고 정량화하는 것.
• 기존 기하구조에서는 측정된 전압 신호에서 두 기여도가 분리되지 않아 발생하는 한계를 극복하는 것.
• 고온 초전도체의 혼합상에서 준입자 및 비오르트 관련 손실 메커니즘의 상대 강도와 공간적 의존성을 조사하는 것.
• 압축된 YBCO에서 준입자 자극이 저항성 손실 과정에서 차지하는 주요 역할에 대한 실험적 증거를 제공하는 것.

제안 방법

• YBCO 시료의 가장자리에서 중심으로 전류를 주입하는 Corbino 디스크 기하구조를 사용하는 것.
• 총 전압 강하 W(r)의 반경 의존성을 측정하며, 이는 준입자 W_q(r)와 비오르트핵운동 W_φ(r)의 기여를 포함한다.
• 반경 방향에 따라 분포된 공간적으로 해상도가 높은 전압 측정 접점들을 사용하여, 두 성분의 고유한 기능적 형태에 기반해 W_q(r)와 W_φ(r)를 별도로 추출하는 것.
• 두 성분의 반경 변화를 분석하여 총 손실에 기여하는 상대 기여도를 분리하는 것.
• 혼합상 저항 거동을 연구하기 위해 T_c 이하의 압축 YBCO 시료에 이 방법을 적용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Corbino 디스크 기하구조는 YBCO에서 저항성 손실에 기여하는 준입자와 비오르트 운동 기여도를 효과적으로 분리하는 데에 적합한가?
• RQ2 압축 YBCO 시료에서 W_q(r)와 W_φ(r)의 반경 의존성은 어떻게 다를까?
• RQ3 고온 초전도체의 혼합상에서 저항성 손실에 기여하는 주된 메커니즘은 준입자 자극인가, 비오르트핵운동인가?
• RQ4 YBCO에서 총 저항성 꼬리에 기여하는 준입자와 비오르트 기여도의 상대 강도는 어떠한가?

주요 결과

• 준입자 기여도 W_q(r)는 비오르트핵운동 기여도 W_φ(r)와 현저히 다른 반경 의존성을 보인다.
• 두 성분 W_q(r)와 W_φ(r)는 상당히 다른 기능적 형태를 보이며, 이는 총 전압 신호에서의 분리(deconvolution)를 가능하게 한다.
• 결과는 압축 YBCO의 혼합상에서 준입자 자극이 손실의 주요 기여자임을 시사한다.
• Corbino 기하구조는 두 기여도를 성공적으로 분리하고 정량화하였으며, 고온 초전도체에서 내재된 손실 메커니즘을 연구하는 데의 유용성을 입증한다.