We present an extensive irradiation study involving five state-of-the-art Nb3Sn wires which were subjected to sequential neutron irradiation up to a fast neutron fluence of 1.6 * 10^22 m^-2 (E > 0.1 MeV). The volume pinning force of short wire samples was assessed in the temperature range from 4.2 to 15 K in applied fields of up to 7 T by means of SQUID magnetometry in the unirradiated state and after each irradiation step. Pinning force scaling computations revealed that the exponents in the pinning force function differ significantly from those expected for pure grain boundary pinning, and that fast neutron irradiation causes a substantial change in the functional dependence of the volume pinning force. A model is presented, which describes the pinning force function of irradiated wires using a two-component ansatz involving a point-pinning contribution stemming from radiation induced pinning centers. The dependence of this point-pinning contribution on fast neutron fluence appears to be a universal function for all examined wire types.
Effects of proton irradiation on flux-pinning properties of underdoped Ba(Fe$_{0.96}$Co$_{0.04}$)$_2$As$_2$ pnictide superconductor
本文用磁化强度和磁电阻率的联合测量方法研究了质子辐照对Ba(Fe $_{0.96}$ Co $_{0.04}$)$_2$ As $_2$超导单晶的影响。该研究允许提取的样品的表观钉扎能$U_0$的值之前和之后的照射,以及比较的值$U_0$从磁通流可逆区域与那些从磁通蠕变不可逆区域。照射适度地减少$T_c$,但在两个制度中显著地减少$U_0$:临界电流密度$J_c$被修改,最引人注目的是照射后第二磁化峰的消失。分析的钉扎力的函数形式和温度依赖性的$J_c$为零场,表明质子照射在这种情况下没有改变钉扎制度,但引入了高密度的浅点状缺陷。通过考虑一个模型,考虑到不可逆线上的障碍的影响,数据表明,照射产生了相当大的减少,在平均有效的障碍整体,与观察到的变化一致,在$U_0$和$J_c$。
Angular magnetic-field dependence of vortex matching in pinning lattices fabricated by focused or masked helium ion beam irradiation of superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ thin films
研究了在人工钉扎形貌下,铜氧化物高临界温度超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$(YBCO)薄膜中磁场磁化率效应的角度依赖性.通过两种不同的离子辐照方法制造点缺陷列--在氦离子显微镜中扫描聚焦的30 keV离子束或采用宽场75 keV He $^+$束的离子注入器通过模板掩模。离子-靶相互作用和由此产生的碰撞级联的模拟表明,这两种方法的缺陷列子$μ$ m间距的正方形阵列可以创建。它们由密集的点缺陷集群,作为钉扎中心的Abrikosov涡。这是验证的临界电流和相关的磁通流阻与磁场在匹配场的最小值的可重复的峰值的测量。在倾斜磁场中,匹配特征仅由平行于柱状缺陷的轴的磁场分量控制,这证实了磁通量沿着缺陷柱穿透。我们表明,后者占主导地位的钉扎景观,尽管在薄YBCO薄膜的强大的内在钉扎。
Critical current anisotropy in Nd-1111 single crystals and the infuence of neutron irradiation
本文报道了NdFeAsO $_{0.65}$ F $_{0.35}$(Nd-1111)单晶的角分辨磁化强度测量。场依赖性的临界电流密度,$J_c$,是非单调的,在这些晶体在所有的取向和温度,由于鱼尾效应,这强烈影响的角度依赖性的$J_c$。在低场时,电流随着场从晶体学c轴倾斜而减小,但在高场时增加。在中间场,$J_c$的角度依赖性出现峰值。快中子辐照后,临界电流显著增强,鱼尾现象消失。然而,在低场和高场的不同电流各向异性仍然存在。我们讨论的各向异性缩放方法的框架中的数据,并提出了从占主导地位的钉扎在低场的低密度的大缺陷钉扎在高场的原始晶体的小缺陷。强钉扎占主导地位,在所有领域的照射后,和角度依赖性的$J_c$可以描述的各向异性缩放后,只有适当的扩展到这个钉扎制度。
Effect of mixed pinning landscapes produced by 6 MeV Oxygen irradiation on the resulting critical current densities J$_c$ in 1.3 $μ$m thick GdBa$_2$Cu$_3$O$_{7-d}$ coated conductors grown by co-evaporation
本文报道了用共蒸发法制备的1.3 μ m厚的GdBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-d}$涂层导体中,6 MeV $^{16}$ O $^{3+}$辐照引入的晶体缺陷对临界电流密度J $_c$和磁通蠕变率的影响。主要由直径接近50 nm的随机纳米颗粒产生的具有钉扎的原始膜以2 × 10 - 3 $^{13}$ cm $^{-2}$和4 × 10 - 3 $^{14}$ cm $^{-2}$之间的剂量照射。在低于40 K的温度下,平行(H//c)和与c轴成45°(H//45°)施加磁场,辐照可以显著改善磁场中的J $_c$依赖性。对于1x 10 $^{14}$ cm $^{-2}$的剂量,$μ$ $_0$ H = 5 T时的J $_c$值加倍,而不会显著影响小视野下的J $_c$。分析的磁通蠕变率作为温度的函数在两个磁场配置,可以观察到,照射抑制与双扭结松弛的峰值,并增加在中高温下的磁通蠕变率。在0.5T下,H//c和H//45°的磁通弛豫分别呈现出特征玻璃化指数$μ$ = 1.63和$μ$ = 1.45。对于用1x 10 $^{14}$ cm $^{-2}$辐照的样品,这些值分别降至$μ$ = 1.45和$μ$ =1.24。
Effects of 6 MeV proton irradiation on the vortex ensemble in BaFe$_{2}$(As$_{0.67}$P$_{0.33}$)$_2$ revealed through magnetization measurements and real-space vortex imaging
通过整体磁化测量和单涡旋成像研究了BaFe $_{2}$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$(一种同位素掺杂的铁基超导体)在6 MeV质子辐照前后涡旋系综的变化.通过强钉扎模型分析了临界电流密度($J_\mathrm{c}$)的场依赖性,与原始样品一致。辐照后,$J_\mathrm{c}$从$B^{-5/8}$的强钉扎场依赖性发生畸变,并演化为具有异常两步行为的较弱的$B^{-1/3}$依赖性,从而产生尖点状特征。的尖点重合的归一化弛豫速率(PDMATHAMT),表现为增加钉扎,由于增加涡间相互作用,随后由磁通激活在较高的领域所造成的快速涡旋动力学的本地最小值的字段。此外,单涡旋成像显示,虽然在原始样品中观察到Abrikosov涡旋晶格的长程三角相关性,但辐照样品表现出高度无序的玻璃态涡旋状态,其更密集地填充有增加的钉扎力。通过质子辐照掺入的这些人工缺陷具有与Co掺杂相同的钉扎效应,其不仅将钉扎力转移到更高的程度,而且还加宽其分布,与P掺杂相反,P掺杂仅加宽钉扎分布而不引起移位。总之,通过对BaFe $_{2}$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$中缺陷的控制,我们对系统的钉扎行为有了系统的了解。
Ultradense Tailored Vortex Pinning Arrays in Superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ Thin Films Created by Focused He Ion Beam Irradiation for Fluxonics Applications
磁场以磁通量量子的形式穿透II型超导体,称为涡旋。在一个干净的超导体中,它们以六方晶格排列,而通过添加周期性的人工钉扎中心,可以实现许多其他排列。利用氦离子显微镜的聚焦束,在铜氧化物超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$的薄膜中制备了间距为70 nm的密集钉扎中心的周期性图案。在这些超致密的kagomé样图案中,空隙导致涡流的磁笼,导致非常规的可磁化性效应,其表现为临界电流的峰值和电阻与施加磁场的最小值,最高可达$\sim 0.4\,$ T。通过对涡旋运动的分子动力学模拟,分析了不同磁场下的涡旋模式,证实了临界电流与磁场的关系。这些发现开辟了一条道路,在铜氧化物超导体的人工亚100纳米钉扎景观的控制操纵的漩涡。
Vortex pinning vs superconducting wire network: origin of periodic oscillations induced by applied magnetic fields in superconducting films with arrays of nanomagnets
Transverse vortex commensurability effect and sign change of the Hall voltage in superconducting YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ thin films with a nanoscale periodic pinning landscape
本文研究了高温超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$的薄膜中人工周期钉扎阵列的横向霍尔电压。柱状缺陷区沿结晶$c$轴,其中超导性被抑制,通过照射与He $^+$离子通过硅模板掩模创建。磁通量量子与人工缺陷晶格的相称的安排被证实的临界电流的最大值和电阻的最小值,分别。的横向电压的磁场依赖性揭示了一个窄峰的霍尔系数与相反的极性相比,背景信号的可调性效果的特征。这种签名的涡匹配消失在较大的涡速度证实其密切的联系与增强钉扎的旋涡在周期性钉扎景观。
The Conundrum of Strongly Coupled Supercurrent Flow in Both Under- and Over-doped Bi-2212 Round Wires
理解是什么使Bi $_2$ Sr $_2$ Ca $_1$ Cu $_2$ O $_x$(Bi-2212)成为唯一的高临界电流密度($J_c$),能够制成圆线(RW)的高温超导体(HTS)在智力上是重要的,因为高$J_c$ RW Bi-2212打破了迫使双轴织构化REBCO和单轴织构化(Bi,Pb)$_2$ Sr $_2$ Ca $_2$ Cu $_3$ O $_x$(Bi-2223)的带几何形状,其再现了天然晶体结构的强各向异性,并迫使昂贵的制造路线以确保具有最小密度的高角度晶界的最佳可能织构。Bi-2212在部分熔融热处理过程中形成的双轴生长织构应有利于高$J_c$,即使其$\sim$ 15 $^{\circ}$半高全宽(FWHM)晶粒间取向差远远超出通常接受的强耦合范围。它被强烈过度掺杂的能力也应该是有价值的,因为普遍认为低掺杂的铜氧化物晶界是弱连接的。因此,我们在这里研究氧欠掺杂后的优化,过掺杂线的性能变化。虽然$J_c$和涡旋钉扎在欠掺杂的线中显著减少,但是我们不能开发出在具有$\sim$ 15 $^{\circ}$ FWHM单轴织构的非常好的Bi-2223带中明显的突出的弱连接特征(滞后$J_c$(H)特性)。我们将我们的Bi-2212圆线中的高$J_c$和缺乏弱连接特征归因于由Bi-2212的部分熔融加工产生的高纵横比、大晶粒、基面晶粒形态,这使得当$ab$-平面传输…