理想Ⅱ类超导体在相变点的体积效应

本文以超导热力的唯象理论为基础,应用Abrikosov的高场磁通点阵周期场结果,对理想Ⅱ类超导体在Hc2相变点的体积效应进行讨论,经过典型的热力学唯象理论讨论。揭示了理想Ⅱ类超导体在Hc2相变点的相变体积效应的二级相变特征。     

Ⅱ类超导体相变特征热力学探析

本文 以 Ⅱ类超导体 Ａｂｒｉｋｏｓｏｖ磁通结构理论为依据,采用典型的热力学方法,论证了 Ⅱ类超导体在 Ｈｃ１相变点由 Ｍｅｉｓｓｎｅｒ态到低场混合态的相变,以及在 Ｈｃ２相变点由高场混合态到正常态的相变性质．我们的论证结果表明：Ⅱ类超导体在Ｈｅ相交点与Ｈｅ相变点的相变均为二级相变,两相的比热差方程直接依赖相平衡曲线关系,且理论值与实验值比较的一致性约为９０％．１引言 Ｉ类超导体的热力学一级相变理论已被大家所熟知,相比之下,Ⅱ类超导体热力学相变理论还有待于进一步发展与完善．曾在六十年代, Ｍｏｒｉｎ等人…     

强磁场超导体

 超导体可分为Ⅰ类超导体和Ⅱ类超导体,前者只有一个临界磁场--热力学临界场H_c,后者有两个临界磁场--下临界场H_c1和上临界场H_c2。Ⅱ类超导体的H_c2要比Ⅰ类超导体的临界场H_c高得多,这一特性使得Ⅱ类超导体成为超导体的大规模应用的基础.Ⅱ类超导体又有理想Ⅱ类超导体和非理想Ⅱ类超导体之分,后者的主要电磁行为表现为磁化的可逆性,并且没有磁通冻结现象发生,它是均匀介质.理想Ⅱ类超导体几乎没有承载传输电流的能力,因此,它除了有科学价值外,几乎没有什么实用价值.本文将着重介绍非理想Ⅱ类超导体.科学家们已发现了数以千计的非理想Ⅱ类超导体,但是到目前为止其中只有Nb-Zr,Nb-Ti合金.     

超导电性制冷唯象理论

本文以超导热力学唯象为基础，讨论了有退磁效应和远退磁效应的两种Ｉ类超导体样品在外场从０增加到临界场ＨＣ（Ｔ）过程中所产生的制冷效应，我们发现：对于有退磁效应的样品，其制冷效应发生在中间态区；而从Ｍｅｉｓｓｎｅｒ态到中间态和从中间态到正常态的相变过程是二级相为，所以无制冷效应，这可能是超导体制冷实验研究的核心问题。     

低温物理学报第23卷2001 总目录

第 1期Ｌａ2 / 3 Ｃａ1/ 3 ＭｎＯ3 中绝缘体 金属相变与ＣＭＲ效应刘宁　孙勇　童伟　张裕恒 (1)…………………………………………高温超导体的非线性物质方程与涡旋相变齐志　尹道乐 (6 )……………………………………………………………熔融织构ＹＢＣＯ块材和Ｂｉ 2 2 2 3/Ａｇ带材磁光图像研究的评述高政祥　 (14)…………………………………………………理想Ⅱ类超导体在相变点的体积效应俞建群　徐政　王锋　金新　 (2 8)…………………………………………………Ｌａ2 -ｘＢａｘＣｕＯ4 -ｙ单晶样品的制备李鹏程　杨宏顺　任治安　…     

非中心对称超导体Mg10±δIr19B16±δ的超导电性研究

Mg10±δIr19B16±δ是具有非中心对称性的超导材料.通过对两种组分的样品Mg9.3Ir19B16.7和Mg11Ir11B15的比热测量,得到了这类超导体的超导态和正常态的特征参数:包括转变温度Tc,正常态态密度N(EF),德拜温度ΘD,上临界场Hc2等.并由此求出Ginzburg-London相干长度ξGL,穿透深度λGL,下临界场HC1和热力学临界场HC,这些参数因化学组分不同而变化.高的N(EF)和ΘD对应高的TC,因此也具有较高的Hc2,另外比热跃变△C/γnTc=1.66和电声子耦合常数λ=0.58不随化学组分变化,表明此超导体是中等强度耦合的第二类超导体.     

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y系统的超导电性和磁化反常

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y 氧化物超导体中存在100K 和120K 两个超导相.测量电流为10mA 时,零电阻超导 T_c 为119K.DC 磁化结果表明:在77K 时不可逆场约为2200O_e,冻结磁通密度11.6G,样品是弱钉扎Ⅱ类超导体.Meissner 效应测量结果表明:Meissner 信号的61%是120K 相的贡献,39%是100K 相的贡献.超导体积的上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变以及磁化反常表明:我们的样品中存在着大量的弱连接超导电性,并构成邻近效应超导体,研究了它的日 H_(c2)(T).并由邻近效应超导体的磁化曲线演算出它的超导参量.     

第二类超导体的临界磁场

在Гинэбург-Ландау理论中借引入顺磁能导出了第二类超导体的临界磁场公式。理论公式与Ti-V合金系统的实验数据符合。考虑了顺磁能的影响之后,第二类超导体由“混合态”向正常态的转变仍为二级相变;在相变点附近,磁化曲线仍为直线;在强磁场中相变时的比热跳跃与零场中的比热跳跃同数量级;与V₃Ga的比热测量及Nb₃Sn的磁化曲线测量很好地符合。     

第二类超导体的下临界磁场的新计算

从Ginzburg-Landau理论出发,对理想第二类超导体的下临界磁场做计算。通过比较两相的吉布斯自由能,特别是考虑相变时的熵增,最终求得下临界场的新公式,得到纯超导体的下临界场对温度的依赖与经验公式有所不同。作者把这种不同归结为超导体的G-L参数对温度的依赖。     

高温超导体磁通动力学和混合态相图(II)

(上接2006年第1期第16页)5涡旋态相图的发展随着理论和实验工作的不断进展,高温超导体混合态相图变得丰富多彩.首先在涡旋玻璃态理论出现后,相图就较常规超导体有了很大的变化.在常规超导体中,相图上就只有两根标志相边界的线,即上临界场Hc2(T)和下临界场Hc1(T).在Hc2(T)和Hc1(T)之间就是混合态.由于涨落较弱,Hc2(T)和磁通运动的不可逆线Hirr(T)很靠近.而高温超导体中由于涨落较强,Hc2(T)以下较大的区域内形成了涡旋液态,而Hirr(T)以下才能形成涡旋固态(可以是涡旋玻璃或磁通格子有序态).在下临界场Hc1(T)附近,如果结构无序较少,则…     

London 两个方程等价性与临界态形成动力学

C. P. Bean基于K. Mendelssohn海绵模型建立了非理想Ⅱ类超导体临界态理论, 从而形成了硬超导体电磁理论的重要基础之一.然而近年来基于涡旋动力学理论的发展,逐步形成了临界态动力学研究课题.涡旋运动导致宏观波函数的相滑移,和局域的Joule热等强烈非线性效应是形成自组织临界态物理基础.根据实验观测,磁通进入样品的前锋为线性分布,但其解析理论还在发展中.本文论述了在超导体的零电阻和完全抗磁性的实验基础上建立起来的London第一和第二方程本质上的等价性,并结合London理论与Anderson磁通热激活理论讨论了临界态形成动力学,给出了Slab样品中的电场、电流和磁通密度分布,定量解释了实验观察到的现象.     

高T_c氧化物Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的弱连结和弱钉扎性质

掺Pb的Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y氧化物是一个以110K 超导相为主的高 T_c 超导体,其零电阻 T_c 为107.1K. dc Meissner 效应表明,110K 相占样品体积的8.2%,85K 相占1.6%.不同磁场下的排磁通(Meissher)效应,超导体所占体积上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变,表明了样品中存在着丰富的弱连结超导电性.研究了弱连结超导体的 H_(c2)(T).直流磁化和 I_c(B)特性结果表明,大块 Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y,是个弱钉扎Ⅱ类超导体,它的 H_(cl)(77K)=25Oe,且磁化曲线中有两个峰.加热实验表明,当温度升高到355K 时,样品的正常态电阻增加,零电阻超导 T_c 从107.1K 退化到99.5K.     

高T_c氧化物Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的弱连结和弱钉扎性质

掺Pb的Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y氧化物是一个以110K 超导相为主的高 T_c 超导体,其零电阻 T_c 为107.1K. dc Meissner 效应表明,110K 相占样品体积的8.2%,85K 相占1.6%.不同磁场下的排磁通(Meissher)效应,超导体所占体积上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变,表明了样品中存在着丰富的弱连结超导电性.研究了弱连结超导体的 H_(c2)(T).直流磁化和 I_c(B)特性结果表明,大块 Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y,是个弱钉扎Ⅱ类超导体,它的 H_(cl)(77K)=25Oe,且磁化曲线中有两个峰.加热实验表明,当温度升高到355K 时,样品的正常态电阻增加,零电阻超导 T_c 从107.1K 退化到99.5K.     

对Ⅱ类超导体混合态磁阻起因的重新认识

本指出常规和基于Ａｂｒｉｋｏｓｏｖ涡旋理论所提出的关于Ⅱ类超导体混合态磁阻起因的解释存在着某些不足之外，特别对新发现的高温氧化物超导体，该解释同实验有明显地冲突。为描述Ⅱ类超导体混合态磁阻，我们认为最好的理论基础是约瑟夫逊相滑移理论。本就此进行讨论并试图说明在此基础上可以导出常规的关于Ⅱ类超导体混合态磁阻的表达式。     

MgB_2超导体输运特性的研究

文中对 Mg B2 超导体的制备过程 ,对其同位素效应、电阻率、I- V曲线、热电势、电导涨落效应、能隙、霍尔效应、热重 -差热分析实验等输运特性进行了较全面的综述 ,并讨论了在 Mg B2 超导体基础上的元素替代效应。     

无序超导体磁通运动的两次退钉扎效应和重新进入超导相

考虑平面内和不同平面磁通之间的相互作用力，计算了无序各向异性超导体中磁通运动的平均速度、微分电阻随驱动力F_l的变化规律，用层间关联函数C_z的值来判断2D塑性流动和3D关联流动的运动图像.观察到随着外驱动力的增大微分电阻出现两个尖峰，它对应着磁通运动存在两次退钉扎现象.在一定层间耦合条件下，在微分电阻双峰之间，可观察到重新进入微分电阻为零的钉扎相.这与最近实验上新发现的无序弱钉扎超导体有重新进入超导相的巨大峰值效应相吻合.同时，也可发现随着驱动电流的增大，磁通运动出现由2D塑性流动到3D弹性流动的相变，这一维度的变化对应着微分电阻dV/dI曲线中的二次峰位置. 并证明当层间耦合(即代表磁场的大小)在一定范围时，3D-2D相变对应的临界电流随磁场的增大而增大, 反映了第二磁化峰附近的磁通格子软硬度改变的微观图像. 关键词： 第Ⅱ类超导体 磁通线格子 钉扎 峰值效应     

非晶态超导体上临界场与正常电阻率之间的关系

本文研究了非晶态超导体上临界场的dHc_2/dT与正常态电阻率0_m之间的关系,并由此研究了非晶态超导体临界场行为的强耦合效应。讨论了强耦合效应在非晶态超导体临界场行为上反映出的具体特点。     

钴掺杂铁基超导单晶的超导体积分数测量

采用自助熔剂法生长了cm量级的NaFe_(1-x)Co_xAs系列高质量单晶.M-H测量结果表明NaFe_(1-x)Co_xAs属于第二类超导体,存在超导混合区.根据超导体的Meissner效应,超导样品处于下临界场范围内时超导体积分数为100%的特点,计算出了系列掺杂样品的超导体积分数,并与NaFe_(1-x)Co_xAs的相图进行了对比研究,结果表明单晶样品超导体积分数越大,其超导转变温度越高,超导性能也越好.     

二带超导体上临界磁场的各向异性

采用二带Ginziburg-Landau(G-L)理论模型计算了各向异性超导体的上临界磁场,发现上临界磁场Hc2的解析式中包含序参量的各向异性和有效质量的各向异性;上临界磁场ab-面内分量Hc|2|ab、c-轴方向分量Hc|2|ab与实验数据符合;上临界磁场比率在实验许可范围之内。     

高温超导体的非线性物质方程与涡旋相变

本文指出,影响第二类超导体中磁通运动势垒函数U（T,B,J）的并非传输电流J的全部,而是其中和被钉住的磁通线相关的部分Jp＝J－E／ρf。由此可以扒出一个普适于第二类超导体的约化形式的统一物质方程,y=xexp〔-γ（1＋y-x)^p〕。它与大量实验结果符合,初步成功地解释了伏安特性正负曲率共存,钉扎力的标度律,反常霍尔效应,磁通蠕动的温度关系,交流磁化率的振幅效应等重要现象,用此方程导出的在相变温度Tg^ YBCO=78K两侧的100条等温伏安特性曲线,按照涡旋玻璃和玻色玻璃的标度方法都能钓化成两条折叠曲线并与IBM实验室Koch等著名的实验结果定量符合,显示了“一式两相”。与此方程形式相似的函数也可以描述分数量子霍尔效应样品的Ⅰ（Ⅴ）特性和超导－正常态转变的伏安特性。