Проведено экспериментальное исследование линейной и нелинейной проводимости плёнок нитрида титана толщиной ≤ 10 нм в области сверхпроводящих переходов. Показано, что при температурах выше критической температуры сверхпроводящего перехода, T_c, учёт всех квантовых вкладов в проводимость позволяет полностью описать температурную зависимость проводимости. Продемонстрировано, что при температурах ниже T_c линейная проводимость обусловлена наличием в системе подвижных вихрей и антивихрей. Установлено, что T_c, в то же время ограничивает снизу температурную область, в которой поведение нелинейной проводимости полностью согласуется с уравнением теплового баланса. На основании этого наблюдения предложен независимый способ определения T_c из анализа вольтамперных зависимостей. Определено значение константы электрон-фононного взаимодействия для нитрида титана. Установлено, что при температурах ниже T_c и при значениях тока ниже критического вид вольтамперных зависимостей становится степенным. Представлены два способа определения температуры перехода Березинского-Костерлица-Таулесса (T_BKT): 1) из анализа линейной проводимости, 2) степенного поведения вольтамперных зависимостей при малых напряжениях. Показано, что оба способа дают практически совпадающие значения T_BKT.

Рис. (a) Температурные зависимости сопротивления "на квадрат" плёнок TiN, обозначенных как D03, D04, D06 в логарифмическом масштабе по сопротивлению от приведенной температуры. Сплошные линии - результат расчёта с учётом всех квантовых вкладов в проводимость. Пунктирные линии соответствуют выражению, описывающему сопротивление, обусловленное движением свободных вихрей. (б) Экспериментальные вольт-амперные зависимости образцов в двойном логарифмическом масштабе (символы). Показаны данные, измеренные при увеличении тока от 0. Сплошными линиями приведены вольтамперные зависимости, посчитанные на основе уравнения теплового баланса. Штриховые линии соответствуют функциям V ∝ I^α(T) со значением α = 3, пунктирные линии - α = 1. На вставке закрашенными символами приведены температурные зависимости показателя степени α(T), где значение α определялось по наклону вольтамперные зависимости при малых напряжениях. Пустыми символами приведена зависимость α (T), где значение α определялось по наклону вольтамперные зависимости при относительно высоких напряжениях (эта область показана серым прямоугольником).