超导 Pb 导线中的大磁热开关比
材料科学
2025-03-04 v1 超导电性
摘要
利用磁场进行热开关是热管理技术中的重要功能之一。在低温器件中，超导态可用作磁热开关（MTS）元件，因为载流子热导率（\k{appa}）在超导态中被强烈抑制。最近，我们证明了纯 Nb 的 MTS 比（MTSR）在温度（T）2.5 K、磁场（H）4.0 kOe 下达到 650% [M. Yoshida 等人, Appl. Phys. Express 16, 033002 (2023)]。在本研究中，为丰富关于超导体 MTS 的认识，通过测量 \k{appa} 对温度或磁场的依赖关系，研究了纯度为 5N 和 3N 的纯 Pb 导线的 MTSR。对于 5N-Pb，在 H > 600 Oe 下、3.6 K 以下观察到超过 1000% 的大 MTSR。尽管在 H > 600 Oe 下更低温度时预期有更高的 MTSR，但由于低温下磁场诱导的巨大 \k{appa}，这些条件所获得的数据伴随较大误差。相比之下，3N-Pb 的 \k{appa} 明显低于 5N-Pb。虽然磁场诱导的 \k{appa} 变化较小，但在 T = 2.5 K 时 MTSR 为 300%。这些结果表明，由于可通过磁场和纯度宽范围调控 \k{appa}，Pb 是一种有前景的低温磁热开关材料。
引用
@article{arxiv.2305.08332,
title = {Large magneto-thermal-switching ratio in superconducting Pb wires},
author = {Miku Yoshida and Hiroto Arima and Aichi Yamashita and Ken-ichi Uchida and Yoshikazu Mizuguchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08332},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 3 figures, supplemental materials