Estudo do estado resistivo de supercondutores sob a influência de processos térmicos: análise teórica utilizando o formalismo de Ginzburg-Landau

Abstract

O formalismo das equações generalizada de Ginzburg-Landau Dependentes do Tempo (GTDGL) tem sido empregado e demonstrou ser eficaz na descrição e análise de diversos fenômenos em sistemas supercondutores mesoscópicos. Neste trabalho, concentramo-nos na dinâmica dos vórtices cinemáticos gerados pela aplicação de uma corrente de transporte em uma fita supercondutora, levando em consideração a tridimensionalidade do material e a dissipação térmica em três etapas distintas. Essas etapas envolvem a manipulação e a discretização das equações GTDGL para a resolução numérica, a realização de simulações para investigar as curvas características IV (corrente-voltagem) e IR (corrente-resistência) de um supercondutor considerando a difusão térmica e, por fim, simulações para estudar a dinâmica dos pares Vórtice-anti-Vórtice, seja com ou sem difusão térmica. Os resultados mostraram que difusão térmica exerce uma influência significativa no comportamento do estado resistivo. Esse impacto é particularmente notável próximo à transição para o estado normal, onde o calor modifica consideravelmente tanto a corrente crítica quanto a resistência calculada. Além disso, destacamos os efeitos importantes da eficiência do substrato na dinâmica do sistema.

The formalism of Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau Equations (GTDGL) has been employed and proven effective in describing and analyzing various phenomena in mesoscopic superconductor systems. In this study, our focus lies in the dynamics of kinematic vortices generated by applying a transport current to a superconducting tape, taking into account the material’s three-dimensionality and thermal dissipation in three distinct stages. These stages involve manipulating and discretizing GTDGL equations for numerical resolution, conducting simulations to investigate the IV (current-voltage) and IR (resistance-current) characteristic curves of a superconductor considering thermal diffusion, and finally, simulations to study the dynamics of Vortex-anti-Vortex pairs, either with or without diffution. The results demonstrated that thermal diffusion significantly influences the behavior of the resistive state. This impact is notably prominent near the transition to the normal state, where heat considerably alters both critical current and calculated resistance. Additionally, we highlight the significant effects of substrate efficiency on system dynamics.