Orts- und zeitaufgelöste Untersuchung dynamischer Eigenschaften von magnetischen Fluss- und Stromverteilungen in Supraleitern
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurde untersucht, wie die Bewegung von Flussquanten in supraleitenden Filmen die Stromverteilung beeinflusst. Abhängig von der Geometrie der Filme tritt eine räumlich inhomogene Dynamik von Flussquanten auf. Es konnte dabei erstmals experimentell nachgewiesen werden, dass die Bewegungen von Flussquanten zu einer induzierten Ladungsdichteverteilung in Supraleitern führen kann. Abhängig von den Materialeigenschaften der Supraleiter werden unterschiedliche Dynamiken der Flussquanten beobachtet: Bei schlechter Wärmeleitfähigkeit, z. B. in dem Supraleiter YNiBC führt die Flussbewegung zu dendritischen Instabilitäten, die für hochstromtragende supraleitende Anwendungen unerwünscht sind. In Hochtemperatur-Supraleitern, wie YBaCuO, spielen thermische Fluktuationen eine sehr viel größere Rolle für die Flussdynamik. Dadurch wird das Auftreten von Instabilitäten stark unterdrückt und es bildet sich eine selbstorganisierte Flussdynamik durch Flusskriechen heraus. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sich Fluss- und Stromverteilung und dynamische Größen gegenseitig so einstellen, dass das Auftreten starker lokaler Maxima der Flussbewegung und damit "Hot Spots" in der Dissipation vermieden wird. Das Projekt befasst sich weiterhin mit den atomaren Ursachen der Stromunterdrückung an Korngrenzen in Hochtemperatur-Supraleitern, welches das entscheidende Problem für die Realisierung von Anwendungen darstellt. Es wurden dabei Ansätze zu einem umfassenden Verständnis der Unterdrückung der Supraleitung auf der Nanoskala bis hin zu den Auswirkungen der erhöhten Bewegung und Dissipation von Flussquanten an diesen Defekten entwickelt. Weiterhin wurden neue Wege aufgezeigt, durch Dotierung und magnetische Abschirmung die stromtragenden Eigenschaften der Korngrenzen zu verbessern.
Publications
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