Т.И. Батурина, А.Ю.Миронов, С.В. Постолова, А.К. Гутаковский, А.В. Латышев, D. Kalok, A. Bilušić, C. Strunk, and V. M. Vinokur

При экспериментальном исследовании линейного и нелинейного транспорта тонких плёнок нитрида титана (толщиной 5 нм), находящихся в критической области перехода сверхпроводник-изолятор по беспорядку, обнаружен дуальный характер вида вольтамперных характеристик. На сверхпроводящей стороне переход от резистивного состояния к сверхпроводящему, в котором устанавливается глобальная фазовая когерентность, сопровождается резким изменением вида вольтамперных характеристик от омического к степенному V∝ I^α, с показателем степени α быстро растущему в узком интервале температур.

Рис. (а) Температурные зависимости сопротивления в нулевом магнитном поле для двух сверхпроводящих образцов (A и B) и для образца B в магнитном поле 0.9 Тл, направленном перпендикулярно плоскости плёнки. На вставке приведено изображение плёнки в просвечивающем электронном микроскопе. (b) Вольтамперные зависимости для образца А в двойном логарифмическом масштабе, измеренные при температурах вблизи вихревого перехода Березинского-Костерлица-Таулеса (БКТ). (c) Вольтамперные зависимости для образца B в двойном логарифмическом масштабе, измеренные в магнитном поле 0.9 Тл при температурах T = 150; 100; 80; 70; 60; 50; 45; 42; 40; 37 и 32 мК вблизи зарядового перехода БКТ. Прямые линии на рисунках (b) и (c) соответствуют различным показателям степени α в степенных зависимостях V∝ I^α (образец А) и I∝ V^α (образец В). (Заметьте, что на рисунке (b) отложено напряжение (по вертикальной оси) как функция тока (по горизонтальной оси), а на рисунке (с), наоборот.)

Такое поведение отвечает известному вихревому переходу Березинского-Костерлица-Таулеса (БКТ) характерному для двумерных сверхпроводящих систем. На изолирующей стороне перехода наблюдается симметричное поведение – вид вольтамперных характеристик, будучи линейным при малых напряжениях в диэлектрическом состоянии, где температурная зависимость сопротивления имеет активационный характер, резко становится степенным I∝ V^α с показателем степени α >1 и быстро увеличивающимся при понижении температуры. Такой зеркальный характер нелинейной проводимости свидетельствует о реализации зарядового перехода БКТ и о переходе в сверхизолирующее состояние дуальное сверхпроводящему.