Orts- und zeitaufgelöste Untersuchung dynamischer Eigenschaften von magnetischen Fluss- und Stromverteilungen in Supraleitern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
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.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Improved grain boundary currents in textured YBa2gCu3O7 thin films on bicrvstalline Ni substrates. K. Guth, V. Born, S. Sievers, H. C. Freyhardt, Ch. Jooss, Supercond. Sei. Technol. 17 (2004) 65-70.
- Determination of electric field distributions in superconductors from time-resolved magneto-optical measurements. Ch. Jooss and V. Born, Phys. Rev. B, 73 (9) (2006) 094508
- Direct evidence for negative grain boundary potential in Ca-doped and undoped YBaCuO M. A. Schofield, M. Beleggia, Y. Zhu, K. Guth, Ch. Jooss, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 195502
- Direct measurements of electric potentials at grain boundaries: Mechanism for current improvement in high T^ superconductors Ch. Jooss, K. Guth, M. A. Schofield, M. Beleggia, Y. Zhu, Physica C, 408-410 (2004) 443-444
- Enhanced current transport at grain boundaries in hiqh-Tc superconductors R. F. Klie, J. P. Buban, M. Varela, A. Franceschetti, C. Jooss, Y. Zhu, N. D. Browning, S. T. Pantelides, S. J. Pennycook, Nature, 435 (2005) 475.
- Flux and current distribution of bicrvstalline YBCO films K. Guth, V. Born and Ch. Jooss, Physica C 408-410 (2004) 518-519
- Imaging the electric field distribution of the high temperature superconductor YBaCuO by magneto-optics V. Born, K. Guth, Ch. Jooss, and H. C. Freyhardt, Physica C, 408-410 (2004)
- Inhomoaeneous current distribution in wide high-temperature superconducting small-angle grain boundaries K. Guth, V. Born and Ch. Jooss, Eur. Phys. J. B, 42 (2004) 239.
- Magnetic instability in YNi?B?C thin films: Observation of dendritic flux instabilities in borocarbides. S. C. Wimbush, Ch. Jooss, B. Holzapfel., J. Appl. Phys. 96 (2004) 3589
- Magneto-optical imaging of small angle grain boundaries on different bi-crvstalline substrates K. Guth, V. Born, S. Sievers, H. C. Freyhardt and Ch. Jooss Magneto-Optical imaging, ed. By T. Johansen and D. V. Shantsev, NATO Science Series II, Vol 142. (2004) p. 149
- Modifying the current distribution of grain boundaries in YBaCuO films E. Brinkmeier, H. Jarzina, V. Born, K. Guth, W. Westhäuserand Ch. Jooss Magneto-Optical imaging, ed. By T. Johansen and D. V. Shantsev, NATO Science Series II, Vol 142. (2004) p. 183
- Quantitative Magneto-Optics: Flux, current and electric field imaging Ch. Jooss, E. Brinkmeier, V. Born, W. Westhäuser and K. Guth Magneto-Optical imaging, ed. By T. Johansen and D. V. Shantsev, NATO Science Series II, Vol 142. (2004) p. 29
- Self-enhanced flux penetration into small-angle grain boundaries in YBaCuO films. V. Born, K. Guth, H. C. Freyhardt, Ch. Jooss, Supercond. Sei. Technol. 17 (2004) 380-385.
- The Identification of grain-boundary networks of distinct critical current density in YBa?CujO7-x coated conductors T. Puig, A. Palau, X. Obradors, E. Pardo, C. Navau, A. Sanchez, Ch. Jooss, K. Guth, H.C. Freyhardt, Supercond. Sei. Technol. 17 (2004) 1283-1288.
