[论文解读] 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 5

一句话总结

本研究通过引入科本诺盘形结构，实验分离了烧结YBCO超导体中准粒子（W_q）与涡旋核心运动（W_φ）对电阻耗散的贡献。通过施加径向电流并测量空间依赖的电压信号，作者展示了两种组分的径向依赖关系明显不同，揭示了在高温超导体的混合态中，准粒子激发主导了电阻耗散。

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.

研究动机与目标

• 分离并量化YBCO超导体中准粒子与涡旋运动对电阻耗散的独立贡献。
• 克服传统几何结构中两种贡献在测量电压信号中不可分离的局限性。
• 研究高温超导体混合态中准粒子与涡旋相关耗散机制的相对强度及其空间依赖性。
• 为烧结YBCO中准粒子激发在耗散过程中的主导作用提供实验依据。

提出的方法

• 采用科本诺盘形结构，将径向电流从YBCO样品边缘注入中心。
• 测量总电压降W(r)的径向依赖关系，其包含来自准粒子的W_q(r)和涡旋核心运动的W_φ(r)两部分贡献。
• 利用沿径向线分布的高空间分辨率电压探测点，基于两者不同的函数形式，分别提取W_q(r)和W_φ(r)。
• 分析两个组分的径向变化，以解卷积其对总耗散的相对贡献。
• 将该方法应用于临界温度以下的烧结YBCO样品，研究其混合态电阻行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 科本诺盘形结构能否有效解耦YBCO中准粒子与涡旋运动对电阻耗散的贡献？
• RQ2 在烧结YBCO样品中，W_q(r)与W_φ(r)的径向依赖关系有何不同？
• RQ3 在高温超导体的混合态中，哪种机制——准粒子激发或涡旋核心运动——主导了耗散？
• RQ4 准粒子与涡旋对YBCO总电阻尾部的相对贡献强度如何？

主要发现

• 准粒子贡献W_q(r)表现出与涡旋核心运动贡献W_φ(r)显著不同的径向依赖关系。
• 两个组分W_q(r)与W_φ(r)表现出明显不同的函数形式，从而可从总电压信号中实现解卷积。
• 结果表明，在烧结YBCO的混合态中，准粒子激发是主要的耗散来源。
• 科本诺几何结构成功实现了对两种贡献的分离与量化，验证了其在研究高温超导体本征耗散机制中的有效性。