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Nonlinear vortex transport in mesoscopic channels of amorphous NbGe

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-opus-11512

Otto, Florian (2010) Nonlinear vortex transport in mesoscopic channels of amorphous NbGe. Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg 3, PhD, Universität Regensburg

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Other URL: http://www.universitaetsverlag-regensburg.de/artikel_6525.ahtml

Abstract (English)

Amorphous Nb0.7Ge0.3, a high-kappa type-II superconductor with very low pinning, allows for measurements in the flux-flow regime over large parts of the B-T-phase diagram. When a transport current is driven through a narrow wire (width 250 nm) connected to remote voltage probes via a perpendicular channel (length 2 µm) in presence of an external (out-of-plane) magnetic field, the Transversal Flux Transformer Effect can be used to produce a nonlocal voltage drop on the remote contacts caused by vortex motion in the channel. In the simplest picture, the Lorentz force acting on the vortices in the local wire creates a pressure on the vortices in the channel, such that the mutual vortex-vortex repulsion can explain the nonlocal vortex motion. However, detailed measurements of nonlocal DC voltage-current characteristics taken across the whole B-T-plane show several new aspects, including abrupt sign reversals of the vortex direction of motion. At temperatures far below the transition temperature Tc, this can be understood in terms of an interplay between Lorentz force at low current densities and Nernst effect via local electron heating at high current densities. At temperatures close to the transition temperature, the sign reversal occurs due to a competition between the Lorentz force at low current densities and a force due to the local suppression of the superconducting order parameter at high current densities.

Translation of the abstract (German)

Amorphes Nb0.7Ge0.3, ein extremer (hohes kappa) Typ-II Supraleiter mit sehr schwachem Pinning ermöglicht Messungen im Flux-Flow Regime über weite Teile des B-T-Phasendiagramms. Wenn ein Transportstrom durch einen dünnen Draht (Breite 250 nm) fliesst, welcher durch einen dazu senkrecht verlaufenden Kanal (Länge 2 µm) mit entfernten Spannungskontakten verbunden ist, so kann in Anwesenheit eines externen Magnetfelds der Transversal Flux Transformer Effect dazu benutzt werden, eine nichtlokale Spannung an den entfernten Kontakten zu erzeugen, welche durch Vortexbewegung im Kanal hervorgerufen wird. Im einfachsten Bild erzeugt die Lorentzkraft, die auf die Vortices im lokalen Draht wirkt, einen Druck auf die Vortices im Kanal, so dass die gegenseitige Vortex-Vortex- Abstossung die nichtlokale Vortex-Bewegung erklären kann. Detaillierte Messungen von nichtlokalen (DC) Spannungs-Strom-Kennlinien über die gesamte B-T-Ebene zeigen jedoch einige neue Aspekte, u.a. einen abrupten Vorzeichenwechsel der Vortex-Bewegungsrichtung. Dies kann bei Temperaturen weit unterhalb der Übergangstemperatur Tc im Rahmen eines Wechselspiels zwischen der Lorentzkraft bei kleinen Stromdichten und dem Nernst-Effekt aufgrund Elektronenheizens bei hohen Stromdichten verstanden werden. Bei Temperaturen nahe der Übergangstemperatur Tc tritt der Vorzeichenwechsel infolge eines Wettstreits zwischen der Lorentzkraft bei kleinen Stromdichten und einer Kraft aufgrund einer lokalen Unterdrückung des Ordnungsparameters bei hohen Stromdichten auf.

Item Type:

Thesis of the University of Regensburg (PhD)

Referee:

Prof. Dr. Christoph Strunk

Date of exam:

20 January 2009

Institutions:

Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Weiss > Group Christoph Strunk

Classification:

Notation	Type
74.25.Qt	PACS
74.25.Bt	PACS
74.25.Fy	PACS
74.78.Db	PACS
74.78.Na	PACS

Keywords:

Supraleiter 2. Art , Subnikov-Phase , Supraleitung , Wirbel <Physik> , Flussschlauchbewegung , Nernst-Effekt , Tieftemperatur , Lorentz-Kraft , Transport-Entropie , thermomagnetische Effekte , Vortexdynamik , amorphous NbGe , schwaches Pinning , transport entropy , thermomagnetic effects , vortex dynamics , amorphous NbGe , low pinning

Subjects:

500 Science > 530 Physics

Status:

Published

Refereed:

Yes, this version has been refereed

Created at the University of Regensburg:

Yes

Owner:

Universitätsbibliothek Regensburg

Deposited On:

24 Feb 2010 10:16