高T_c超导体YBCO磁通钉扎的计算机模拟研究

临界电流密度Jc是影响高温超导体在强电领域应用的一个重要参数,在实际应用中,特别在外加磁场下,临界电流密度与超导材料的磁通钉扎性质密切相关.因此,磁通钉扎一直是高温超导体研究中的一个重要领域.由于高温超导体磁通钉扎力密度Fp的标度律存在,本文根据D.Dew-Hughes总结的钉扎力函数,主要存在两种主要作用类型(正常相和△K).我们将D.Dew-HugBes给出的钉扎力密度Fp标度函数改进为一个简化的具有物理意义的函数表达式.结合文献中已有的实验数据,我们对YBcO进行了计算机模拟,确定了它的磁通钉扎类型,模拟的研究结果与实际情况比较吻合.     

Y_(0.928)Pr_(0.072)Ba_2Cu_3O_7超导单晶的钉扎机制研究

研究了Y0.928 Pr0.072 Ba2 Cu3 O7(后文称YPBCO)单晶在不同温度下的磁特性,计算了不同温度下的钉扎力密度Fp对磁场的依赖关系.结果表明,在不同温度下的钉扎力密度可近似标度在同一条曲线上;标度函数和峰效应引起的最大Jc所对应的磁场与不可逆场的比值都表明,YPBCO单晶在磁通玻璃态的钉扎机制主要是样品中Pr的微观电子分布不均匀性引起的正常相面钉扎.     

不同Ti含量对NbTi超导体临界电流密度的影响

利用Nb片和Ti片交替组配加工,经扩散反应制备了Ti含量从43WT%到57WT%之间的三种不同成份的NbTi超导线.测量了三种不同成份的临界电流密度Jc,讨论了在磁场下不同Ti含量对NbTi线临界电流密度Jc的影响,并对磁通钉扎机制进行了分析.通过扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面扩散形态及微结构,并运用多源标度分析法[1]对不同成份的NbTi超导线进行了磁通钉扎力密度随磁场变化曲线的拟合.结果表明:随着含Ti量的增加,其临界电流密度在低场时很高,而在高场时的性能偏低,且下降迅速,而含Ti量低的超导线在高场时的性能更具有优势;超导线在不同磁场下的性能是由点钉扎和面钉扎两种钉扎机制共同作用决定的.     

葡萄糖掺杂对MgB2钉扎机制的影响

本文通过磁性测量获得了葡萄糖掺杂MgB2块材样品的临界电流密度Jc,并利用集体钉扎模型分析了掺杂对其磁通钉扎机制的影响．研究发现,在纯样中δTc钉扎为主导钉扎机制;而在掺杂样品中,随着掺杂量的增加础钉扎所占比重逐渐增大到90％．剩余电阻率的计算结果也验证了掺杂样品中的钉扎机制变化．我们推断础钉扎主要是由碳对硼位掺杂引起...     

烧结Bi(Pb)SrCaCuO大块超导体的磁通蠕动

实验研究了 Bi(Pb)SrCaCuO 大块超导体在77.3K 下,50—2000Oe 磁场范围的磁通蠕动速率以及在150Oe、300Oe 磁场下磁通蠕动速率与温度的关系.并估算了它的磁通钉扎势,在77.3K 下,磁通钉扎势符合 U_o∝H~(-α)关系,且在50—800Oe 磁场范围α=0.87;在800—2000Oe 磁场范围α=0.28;在一定磁场下,液氮温度以上磁通钉扎势 U_o 随温度的升高而减小.     

Pr离子缺陷对Bi-2223/Ag带材磁通涡旋运动的影响

Pr部分替代Ca可以在Bi-2223的超导层中引起局域缺陷(简称Pr离子缺陷),本文分析了不同含Pr量的Bi-2223/Ag带材在垂直于带面的外场下电阻转变特性,研究了其磁通钉扎势垒的变化规律.结果表明:Pr离子缺陷显著提高了Bi-2223带材的磁通钉扎势垒(U).不同含Pr量样品的磁通钉扎势垒(U)均满足U/(1-T irr/Tc0)(1/Hα的规律,其不同α值反映了样品中不同的磁通蠕动方式.在不含Pr离子缺陷的样品中,磁通主要以双弯结的方式进行蠕动, 含Pr离子缺陷的样品中磁通蠕动主要以直接剪切的方式进行.     

热处理温度对MgB2超导线材临界电流密度及磁通钉扎的影响

将化学计量比为1∶2的Mg粉和B粉直接装管,采用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB2/Fe线材,在四个温度条件下(650℃,750℃,850℃,950℃)进行了热处理.采用四引线法测量了不同温度和磁场下线材的临界电流密度(Jc),分析了热处理温度对磁通钉扎的影响,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了线材中MgB2超导相的微观结构.结果表明:热处理温度对MgB2/Fe线材的Jc和磁通钉扎特性有显著影响,最佳热处理温度应为750℃.     

Pr离子缺陷对Bi-2223／Ag带材磁通涡旋运动的影响

Pr部分替代Ca可以在Bi-2223的超导层中引起局域缺陷（简称Pr离子缺陷），本文分析了不同含Pr量的Bi-2223／Ag带材在垂直于带面的外场下电阻转变特性，研究了其磁通钉扎势垒的变化规律．结果表明：Pr离子缺陷显著提高了Bi-2223带材的磁通钉扎势垒（U）．不同含Pr量样品的磁通钉扎势垒（U）均满足U／（1-Tirr／Tco）（1／H^α的规律．其不同α值反映了样品中不同的磁通蠕动方式．在不含Pr离子缺陷的样品中．磁通主要以双弯结的方式进行蠕动，含Pr离子缺陷的样品中磁通蠕动主要以直接剪切的方式进行．     

磁通钉扎效应浅释

第二类超导体中,晶体缺陷与磁通线之间的相互作用力能阻滞磁通线的自由运动,叫做对磁通线的钉扎力.晶体缺陷叫做钉扎中心,简称钉点.每个钉点的钉扎力叫元钉扎力(f).单位体积中所有f的矢量和叫宏观钉扎力密度,简称宏观钉扎力(F).设单位体积中元钉扎力为fi的钉点有ni个,则　　　　.由于fi及F的存在而导致的一切宏观不可逆性质,如临界电流,磁滞现象,交流损耗等等都是“钉扎效应”的表现.对钉扎效应的理解包括元钉扎力f的产生及它们与宏观钉扎力F的关系.在对所有fi求和而得到F的问题中又与磁通线阵的性质有关.所以影响第二类超导体中宏观钉扎…     

非理想第二类超导体局域磁弛豫的计算模拟：非均匀钉扎势和表面势垒影响

从热激活模型出发,对非理想第二类超导的局域磁行为进行了计算模拟.讨论了超导体体内非均匀钉扎势和表面势垒对局域磁通运动的影响.计算结果表明,体内非均匀钉扎势对磁通线的运动产生大的阻碍,表面势垒明显抑制了磁通线的进入和离开样品.相对于样品的平均磁弛豫行为和平均磁滞回线,非均匀钉扎以及扫场速率的差异更强地显示在样品的局域磁行为. 关键词： 非理想第二类超导体 局域磁弛豫 非均匀钉扎 表面势叠     

Tl2Ba2Ca2Cu3Oy大块超导体的磁化和钉扎势

研究了Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｙ大块超导体的磁化和磁通钉扎势。由ＺＦＣ磁化测量发现，在远低于Ｔｃ的温度发生２Ｄ－３Ｄ转变。由磁驰豫确定的磁通钉扎势Ｕｐ与磁场之间遵守Ｕｐ∝Ｈ＾－α，且α≈１，在Ｈ＜Ｈｃ１磁场范围内，弱连接超导体的钉扎势则遵守Ｕｐ∝ｅｘｐ［－Ｈ／Ａ］关系，且Ａ＝６０。     

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     

二维磁通随机钉扎系统动力学行为的数值模拟

本文利用数值模拟的方法,研究在Ｌｏｒｅｎｔｚ 驱动力作用下,随机钉扎环境中运动的二维磁通点阵的动力学行为．通过对不同随机分布点钉扎中心密度和不同磁通间相互作用强度的研究,发现磁通点阵存在从弹性区向塑性区的渡越（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ） , 并且这种渡越强烈依赖于磁通之间及磁通与钉扎之间的相互作用．随着钉扎中心密度的增加及磁通间相互作用强度的减弱,临界钉扎力增强．模拟结果与最近实验结果定性一致．部分结果偏离集体钉扎理论     

Zn掺杂对Bi2212单晶临界电流密度的影响

通过对少量Zn掺杂Bi2212单晶样品不同温度下的磁滞回线的测量,根据Bean临界态模型得到了样品在不同温度和磁场下的临界电流密度.发现不同温度下的临界电流密度与磁场的关系可以用Jc(H,T)=Jc(0,T)exp(-Hα)进行拟合,并且拟合参量α随温度的上升而增大,而在Pb掺杂和纯Bi2212单晶中α值基本上是不随温度变化的.将得到的Jc与Pb掺杂和纯Bi2212单晶的结果进行比较,发现在相同的温度和磁场下Zn掺杂样品具有最高的临界电流密度,表明少量Zn掺杂使得样品的临界电流密度得到提高.Zn掺杂对Bi2212体系临界电流密度的提高主要来源于在材料中引入了有效的涡旋钉扎中心,而Pb掺杂体系中Jc的提高是体系的层间耦合增强导致的结果.     

第Ⅱ类超导体中磁通运动的低频电压噪声研究

用有限温度下的分子动力学方法模拟二维无序钉扎磁通系统的低频宽带电压噪声.计算了磁通运动的电压噪声谱密度，研究了宽带噪声（BBN）随驱动电流、钉扎强度和温度的变化规律.BBN随钉扎强度的增加而增大，反映了BBN是磁通运动受体钉扎阻碍而产生的内部耗散. BBN随温度的升高而减小，表明热运动部分抵消了体钉扎以及磁通之间相互作用，软化了磁通线格子，使磁通运动BBN减小.以上结论与实验相符，并能解释磁通运动的微观图像. 关键词： 第Ⅱ类超导体 电压噪声 动力学模拟     

高温超导体相对定量的磁通钉扎力分析

为了更准确地分析高温超导体在高温如液氮温区的磁通钉扎机制，基于Dew—Hughes模型，对传统的钉扎力标度方法进行了改进，发展了钉扎力密度的多源分析方法．在高温超导体中芯钉扎机制处于主导地位，由正常相和Ginzburg参量(△k)变化引起的点、面和体缺陷在改进分析方法中均将考虑．论中通过几个Bi-2223／Ag带材的钉扎力分析实例对传统的单函数方法和改进多源分析方法进行了比较．结果表明，采用多源分析方法可以更准确地给出样品中起作用的钉扎机制的信息，例如，样品中对磁通钉扎有贡献钉扎中心类型及其相对强度等．     

一维非相互作用vortex体系的经典和量子蠕变行为的特性

本文在未考虑ｖｏｒｔｅｘ 之间相互作用的情况下,分别用随机方程和路径积分方法研究ｖｏｒｔｅｘ 体系的经典蠕变和量子蠕变行为．给出了在这两种情况下受外力驱动的磁通运动速率,以及它与外加驱动力、钉扎力、粘滞系数的关系．分析显示,作为外加驱动力的函数的有效势的曲率以及钉扎势之间的耦合对磁通蠕变也有影响     

EuBa_2Cu_3O(7-δ)陶瓷超导体临界态磁通蠕动

本文用振动样品磁强计分别以增加外磁场和退外磁场两种情况在77K 研究了 EuBa_2-Cu_3O_(7-δ)单相多晶超导样品磁化强度弛豫行为.发现两者有显著区别.我们又用实验结果求导了样品钉扎势 U_0 和磁通束尺度参量随外场变化规律,其数值表明样品钉扎势 U_0 随外场B 变化关系仍可用 U_0-1/B~α函数关系表示.     

Bi2212体系的层间耦合对临界电流密度的影响

通过对具有不同层间耦合强度的Bi2212单晶样品的磁滞回线的测量,得到了样品的临界电流密度Jc随层间耦合强度和磁场的变化关系．实验结果显示,样品的层间耦合减弱,Jc明显减小．同时发现Jc与磁场间存在Jc ∝ exp(-H^a)关系,进一步分析表明,Jc的这种磁场依赖关系是对数钉扎势垒模型的必然结果．     

石墨掺杂MgB2线材制备及其超导性能研究

利用原位粉末套管法制备出石墨掺杂的MgB2-xCx/Fe (x= 0.00, 0.05, 0.10)超导线材,采用两种工艺制度对线材进行了最终热处理.结果显示,石墨掺杂可以有效地提高MgB2线材的临界电流密度(Jc)和磁通钉扎力(Fp).常规热处理线材的Jc(B)和Fp(B)性能均优于快速热处理的,其主要原因是不同热处理制度导致的显微结构差异.