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Resistance of two-dimensional superconducting films

König, E. J.; Protopopov, I. V.; Levchenko, A.; Gornyi, I. V. 1,2; Mirlin, A. D. 1,2
1 Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract (englisch):

We consider the problem of finite resistance R in superconducting films with geometry of a strip of width
W near zero temperature. The resistance is generated by vortex configurations of the phase field. In the first
type of process, quantum phase slip, the vortex world line in 2+1 dimensional space-time is spacelike (i.e., the
superconducting phase winds in time and space). In the second type, vortex tunneling, the world line is timelike
(i.e., the phase winds in the two spatial directions) and connects opposite edges of the film. For moderately
disordered samples, processes of the second type favor a train of vortices, each of which tunnels only across a
fraction of the sample. Optimization with respect to the number of vortices yields a tunneling distance of the
order of the coherence length ξ , and the train of vortices becomes equivalent to a quantum phase slip. Based
on this theory, we find the resistance ln R ∼ − gW/ξ , where g is the dimensionless normal-state conductance.
Incorporation of quantum fluctuations indicates a quantum phase transition to an insulating state for g 1.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000138882
Veröffentlicht am 12.10.2021
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1103/PhysRevB.104.L100507
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Web of Science
Zitationen: 2
Dimensions
Zitationen: 5
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 09.2021
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2469-9950, 2469-9969
KITopen-ID: 1000138882
HGF-Programm 47.12.01 (POF IV, LK 01) Advanced Solid-State Qubits and Qubit Systems
Erschienen in Physical Review B
Verlag American Physical Society (APS)
Band 104
Heft 10
Seiten Article no: L100507
Vorab online veröffentlicht am 29.09.2021
Nachgewiesen in Web of Science
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