Topological transitions in superconductor nanomembranes under a strong transport current
Topological transitions in superconductor nanomembranes under a strong transport current
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强输运电流下超导纳米膜的拓扑转变
DOI：
10.1038/s42005-020-00411-4
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发表时间：
2020
影响因子：
5.5
通讯作者：
V.M. Fomin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R.O. Rezaev;E.I. Smirnova;O.G. Schmidt;V.M. Fomin
超导体中的拓扑缺陷、涡旋和低维超导体中的相位滑移是导致有限电阻的重要原因。我们报告的两种类型的拓扑缺陷之间的拓扑过渡下，在一个开放的SC纳米管与亚微米尺度的不均匀性的施加磁场的正常的表面分量的强传输电流。当磁场与纳米管的轴正交时，纳米管在方位角方向上承载传输电流，相位滑移区的特征在于半管中涡旋链的涡旋/反涡旋寿命为<$10 − 14 s，而涡旋寿命为<$10 − 11 s，感应电压显示为磁场的函数。涡旋链和相位滑移制度之间的拓扑转变决定了弯曲SC纳米膜的磁场-电压和电流-电压特性，以追求先进电子学和量子计算中的高性能应用。
The topological defects, vortices in bulk superconductors (SCs) and phase slips in low-dimensional SCs are known to lead to the occurrence of a finite resistance. We report on a topological transition between the both types of topological defects under a strong transport current in an open SC nanotube with a submicron-scale inhomogeneity of the normal-to-the-surface component of the applied magnetic field. When the magnetic field is orthogonal to the axis of the nanotube, which carries the transport current in the azimuthal direction, the phase-slip regime is characterized by the vortex/antivortex lifetime ∼ 10−14s versus the vortex lifetime ∼ 10−11s for vortex chains in the half-tubes, and the induced voltage shows a pulse as a function of the magnetic field. The topological transition between the vortex-chain and phase-slip regimes determines the magnetic-field–voltage and current–voltage characteristics of curved SC nanomembranes to pursue high-performance applications in advanced electronics and quantum computing.
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