Размерная зависимость сверхпроводящих свойств массивов In нанонитей

Массивы сверхпроводящих анизотропных наноструктур (нанонитей или нанопроволок) имеют перспективы применения в качестве элементов новых наноэлектронных устройств. При этом сверхпроводящие свойства нанопроволок существенно отличаются от свойств объемных структур. Ранее проведенное моделирование предсказало существование различных вихревых конфигураций магнитного поля для нанопроволок в зависимости от их диаметра. Для экспериментального изучения данного явления методом темплатного электроосаждения мы получили массивы параллельных сверхпроводящих нанопроволок с диаметрами 45 нм, 200 нм и 550 нм (того же порядка величины, что и длина когерентности ξ). Значения магнитного момента М образцов измерили как функцию магнитного поля Н и температуры Т в аксиальных и поперечных полях. Кривые M(H) для массивов нанопроволок In с диаметрами 45 нм и 200 нм являются обратимыми, тогда как кривые намагниченности для массива нанопроволок диаметром 550 нм имеют несколько особых точек и ветви в увеличивающемся и уменьшающемся полях значительно отличаются. Критические поля увеличиваются с уменьшением диаметра, и для нанопроволок диаметром 45 нм превышают критические поля для объемного In в 20 раз. Качественное изменение кривой намагниченности указывает на то, что конфигурации магнитного поля различны в нанопроволоках с разными диаметрами. Кроме того, проведены измерения изменения наклона M(H) в малых полях, теплоемкости и глубины проникновения магнитного поля с температурой. Показано, что сверхпроводимость в нанопроволоках существует выше критической температуры объёмного In.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-23-00984).

---

[1] A.A. Noyan, Y.A. Ovchenkov, V.V. Ryazanov, I.A. Golovchanskiy, V.S. Stolyarov, E.E. Levin, K.S. Napolskii, Size-Dependent Superconducting Properties of In Nanowire Arrays // Nanomaterials, 2022, 12, 4095. DOI: 10.3390/nano12224095.