高温超导体磁通钉扎和磁通动力学研究简介

超导态是一个宏观量子相干态,其载流子是库珀对.在没有外加磁场和电流的时候,这些库珀对的运动行为用统一的波函数ψ=ψ0eiφ进行描述,其相位φ在宏观尺度上是相同的.当磁场低于一定值的时候,在超导体的边界处穿透深度内会出现一个屏蔽电流来对抗外磁场的侵入,样品处于迈斯纳态.然而,当磁场超过一定值的时候,磁场会进入到超导体中,迈斯纳态被破坏掉,在超导体内形成超导区和正常区及其相应的界面.根据此时这个界面处能量的正负,把超导体分成Ⅰ类和Ⅱ类超导体,分别对应正和负界面能.目前发现的绝大多数超导体都是Ⅱ类超导体,因为界面能为负值,因此进入到超导体的磁场会分离成最细小的单元,以保证最大的界面面积,降低系统能量.该最小的磁通束被称为磁通量子,其磁通量是Φ0=h/2e(h为普朗克常数, e为电子电量).这些磁通线之间有一定的排斥力,因此它们会形成点阵.当外加输运电流的时候,这些磁通线会受到一个洛伦兹力作用而运动,但是运动就会造成能量的损耗,超导体就会因此失去电阻为零的优良品质.通过在超导体中引入一些缺陷、杂质或位错,就可以把磁通钉扎住,超导体仍然可以有零损耗特性,而这个特性可以用于超导体的强电应用.本文将对磁通钉扎和磁通动力学及其研究方法做一点简单介绍.     

Low-Temperature Specific Heat of the Underdoped La2-xSrxCuO4 Single Crystals

We report the low-temperature specific heat of La2-xSrxCuO4(x=0.063) single crystals before and after annealing in the temperature region of 2-10K and magnetic fields up to 12T.The data confirm the √H dependence of the linear term coefficient γ predicted for d-wave paring in the Volovik theory at T=0 K.However,the data do not satisfy the proposed Simon-Lee scaling law at finite temperatures,i.e.CDOS/(T^2)=fT√H),where f is an unknown scaling function and CDOS is the extra specific heat contributed by the nodal quasiparticles due to the Doppler effect.Possible reasons for this failure are presented.     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0．2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0．5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系．利用最近Zhang et al.[Phys．Rev．B71（2005），052502]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论．     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0.2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0.5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系.利用最近Zhang et al. [Phys. Rev. B 71(2005), 052502 ]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论.     

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。     

先位粉末套管法制备MgB2/Fe线材的超导性能研究

采用先位法将MgB2粉装入纯铁管中,制备出MgB2/Fe超导线材.用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了样品的物相组成和显微结构;用SQUID测量了样品的超导转变温度;用标准四引线法测量了短样的临界电流.结果显示,超导样品的临界转变温度约为38.3 K,在4.2 K/4 T下MgB2/Fe线材的临界电流密度为～104A/cm2.研究结果表明,高温退火有效地减少了冷加工过程中产生的应力,改善了晶粒连接性,提高了芯材的致密度,可以显著地提高先位法制备线材的临界电流密度.     

La掺杂Bi-2201单晶中宏观相分离迹象的发现及研究

在对系列Ｌａ 掺杂的Ｂｉ２Ｓｒ２ － ｘＬａｘＣｕＯ６ ＋ δ单晶的研究中,我们发现在极度Ｌａ 掺杂（ 空穴极度欠掺杂） 的样品中有高达３６Ｋ 的超导相出现．Ｘ 射线衍射图（ＸＲＤ） 和电镜照片都表明这种极度空穴欠掺的样品有很好的单相性,从而排除了样品化学不纯的可能．另外,对这种样品进行脱氧处理后,此超导电性相应消失,说明了这种高Ｔｃ 的超导电性是由活动性空穴掺杂引起的．虽然对相应样品在正常态的磁测量没有测出反铁磁峰（Ｎｅｅｌ 峰） ,但对系列样品的拉曼散射研究发现样品随着Ｌａ 含量的增多,其反铁磁交换作用明显加强．所以,我们认为这种高Ｔｃ 超导电性的出现是在Ｂｉ２２０１ 体系中存在宏观相分离的明显迹象     

场冷和零场冷过程中磁化强度的模型化与数值模拟

通过采用蒙特卡罗模拟方法和磁通运动的热激活模型（ＴＡＦＭ） ,本文计算了在场冷（ＦＣ）和零场冷（ＺＦＣ） 过程中的磁场位形及磁化强度．基于简单的ＫｉｍＡｎｄｅｒｓｏｎ 模型的Ｕ（ｊ） 依赖关系,主要的实验结果都可以较好的被模拟．计算表明,在零场冷中,磁场位形非常接近Ｂｅａｎ 临界态模型,而在场冷中则相反,表现的是磁通冻结的图象．零场冷和场冷中的磁化强度都很强的依赖于钉扎势和临界电流密度,而只微弱的依赖于温度变化的速度     

PHASE SEPARATION AND JOSEPHSON-COUPLING ORIGIN FOR THE ANOMALOUS Hc2 BEHAVIOR IN OVERDOPED Bi2Sr2-xLaxCuO6+δ CRYSTALS

Hole-overdoped Bi₂Sr_2-xLa_xCuO_6+δ single crystals with two coexistent superconducting transitions have been intensively studied by measuring the dc magnetic susceptibility. It is found that the coexistence of these two phases cannot be attributed to any chemical or vortex dynamical effect but to some intrinsic driving force, such as the electronic-driven phase separation. Furthermore, the upper critical fields of the two phases behave in a rather different way; that is, one of them shows a "normal H_c2 behavior" which can be described by the critical fluctuation theory, while the other exhibits an "anomalous H_c2 behavior" and can be well explained by a recent theory based on an assumption of a Josephson-coupling origin, indicating a strong evidence of Josephson-coupling origin for the upward curvature of the so-called H_c2 in high T_c superconductors.     

铁基超导体能隙结构和机理的统一认识

铁基超导体作为除铜氧化物超导体之外的第二类高温超导体,自从被发现以来其超导电性的成因就备受关注。早期有人针对同时具有空穴型费米口袋和电子型费米口袋的铁砷基超导体提出了S~±配对模式,而且得到中子散射和隧道谱实验的初步支持。这一配对模型的基础是需要在布里渊区同时具有空穴型和电子型费米面。但是铁基超导体的费米面因材料而异,新发现的很多铁硒基超导体因缺乏空穴型费米面,对S~±电子配对模型来说是一个挑战。文章综述了过去几年来作者在这方面取得的工作进展。运用高精度的扫描隧道显微镜,在不同铁基超导体系中,针对超导能隙结构,或超导序参量的性质进行了仔细研究。首先作者在铁砷基超导体Na Fe_(1-x)Co_xAs和Ba_(1-x)K_xFe_2As_2中利用无磁性杂质态测量和隧道谱测量,发现S~±的明确证据。进一步,在只有电子型费米面的(Li_(1-x)Fe_x)OHFe Se超导材料中发现两个各向异性的超导能隙,利用准粒子相干散射实验第一次把这两个超导能隙对应到由电子型费米面套叠或杂化后形成的内外两套费米面上。通过非磁性杂质诱导产生的能隙内杂质态和新型电子驻波相位敏感实验的探测,证明该材料中超导能隙符号也发生反转。因此作者的系列工作统一了有和没有空穴型费米面的铁基超导体的能隙形式,支持排斥势是导致电子配对和超导电性产生的关键因素。