The influence of Joule heating on electrical properties of intrinsic Josephson junctions
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0046491Ключові слова:
high-temperature superconductors, intrinsic junctions, zero-field steps, self-heated Josephson junctionsАнотація
Розроблено модель процесу саморозігріву (тобто, нагрівання джоулевим теплом) пачки з двох довгих контактів Джозефсона з характерними параметрами внутрішніх контактів Джозефсона у високотемпературних надпровідниках. Вольт-амперні характеристики ненагрітої пачки мають чотири сходинки, які виникли без прикладеного магнітного поля (так звані сходинки нульового поля). Виявлено когерентне випромінювання пачки на сходинках нульового поля. Джоулевий нагрів виникав під час зворотного руху струму зміщення (від великих значень до малих) на гістерезисних гілках вольт-амперної характеристики. Для розрахунку температури пачки було розв’язано квазіодновимірне рівняння теплопровідності із заданими температурами на краях. Через низьку теплопровідність температура пачки зростає під час саморозігріву. Досліджено положення напруг, при яких з’являються сходинки нульового поля, для різних розподілів температур у пачці, що виникають внаслідок джоулевого нагріву. Виявлено, що розігрів призводить до зміщення сходинки нульового поля у бік нижчих напруг. Зсув збільшується зі збільшенням номера сходинки. Показано, що ці особливості можна пояснити температурною залежністю швидкості поширення електромагнітних хвиль у пачці. Запропоновано просте співвідношення для наближеного якісного опису зсувів сходинок під впливом нагріву.
Посилання
1. R. Kleiner, F. Steinmeyer, G. Kunkel, and P. Müller, Phys. Rev. Lett. 68, 2394 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.2394
2. R. Kleiner and P. Müller, Phys. Rev. B 49, 1327 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.1327
3. R. Kleiner, P. Müller, H. Kohlstedt, N. F. Pedersen, and S. Sakai, Phys. Rev. B 50, 3942 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.3942
4. L. Ozyuzer, L. A. E. Koshelev, C. Kurter, N. Gopalsami, Q. Li, M. Tachiki, K. Kadowaki, T. Yamamoto, H. Minami, H. Yamaguchi, T. Tachiki, K. E. Gray, W.-K. Kwok, and U. Welp, Science 318, 1291 (2007). https://doi.org/10.1126/science.1149802
5. K. Kadowaki, H. Yamaguchi, K. Kawamata, T. Yamamoto, H. Minami, I. Kakeya, U. Welp, L. Ozyuzer, A. Koshelev, C. Kurter, K. E. Gray, and W.-K. Kwok, Physica C 468, 634 (2008). https://doi.org/10.1016/j.physc.2007.11.090
6. S. Sakai, P. Bodin, and N. F. Pedersen, J. Appl. Phys. 73, 2411 (1993). https://doi.org/10.1063/1.353095
7. F. Rudau, M. Tsujimoto, B. Gross, T. E. Judd, R. Wieland, E. Goldobin, N. Kinev, J. Yuan, Y. Huang, M. Ji, X. J. Zhou, D. Y. An, A. Ishii, R. G. Mints, P. H. Wu, T. Hatano, H. B. Wang, V. P. Koshelets, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. B 91, 104513 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.104513
8. F. Rudau, R. Wieland, J. Langer, X. J. Zhou, M. Ji, N. Kinev, L. Y. Hao, Y. Huang, J. Li, P. H. Wu, T. Hatano, V. P. Koshelets, H. B. Wang, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. Appl. 5, 044017 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.5.044017
9. R. Kleiner, Phys. Rev. B 50, 6919 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.6919
10. M. Li, J. Yuan, N. Kinev, J. Li, B. Gross, S. Guénon, A. Ishii, K. Hirata, T. Hatano, D. Koelle, R. Kleiner, V. P. Koshelets, H. Wang, and P. Wu, Phys. Rev. B 86, 060505(R) (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.060505
11. H. B. Wang, S. Guénon, B. Gross, J. Yuan, Z. G. Jiang, Y. Y. Zhong, M. Grünzweig, A. Iishi, P. H. Wu, T. Hatano, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. Lett. 105, 057002 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.057002
12. H. B. Wang, S. Guénon, J. Yuan, A. Iishi, S. Arisawa, T. Hatano, T. Yamashita, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. Lett. 102, 017006 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.017006
13. S. Guénon, M. Grünzweig, B. Gross, J. Yuan, Z. G. Jiang, Y. Y. Zhong, M. Y. Li, A. Iishi, P. H. Wu, T. Hatano, R. G. Mints, E. Goldobin, D. Koelle, H. B. Wang, and R. Kleiner, Phys. Rev. B 82, 214506 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.214506
14. B. Gross, J. Yuan, D. Y. An, M. Y. Li, N. Kinev, X. J. Zhou, M. Ji, Y. Huang, T. Hatano, R. G. Mints, V. P. Koshelets, P. H. Wu, H. B. Wang, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. B 88, 014524 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.014524
15. B. Gross, S. Guénon, J. Yuan, M. Y. Li, J. Li, A. Ishii, R. G. Mints, T. Hatano, P. H. Wu, D. Koelle, H. B. Wang, and R. Kleiner, Phys. Rev. B 86, 094524 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.094524
16. A. Grib, P. Seidel, and M. Tonouchi, Supercond. Sci. Technol. 30, 014004 (2017). https://doi.org/10.1088/0953-2048/30/1/014004
17. T. A. Fulton and R. C. Dynes, Solid State Commun. 12, 57 (1973). https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90345-1
18. A. Grib and P. Seidel, IEEE Trans. Appl. Supercond. 26, 1801004 (2016). https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2535148
19. A. Grib and P. Seidel, IEEE Trans. Appl. Supercond. 27, 1800604 (2017). https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2636560
20. M. Russo and R. Vaglio, Phys. Rev. B 17, 2171 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.17.2171
21. A. E. Koshelev and L. N. Bulaevskii, Phys. Rev. B 77, 014530 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.014530
22. A. Grib and P. Seidel, Phys. Status Solidi B 251, 1040 (2014). https://doi.org/10.1002/pssb.201350256
