超导弱连接中的Josephson电流在一个磁通量子内的振荡(Ⅱ)——单结超导环

本文指出处在高Q值谐振腔中的单结超导环,当Josephson电流的n次倍频与外腔发生谐振时,由于在腔内形成的驻波电磁场对单结超导环自身的反馈作用,将导致在原来的以φ₀为周期的超流电流锯齿波振荡上迭加一个周期为φ_0/n,振幅为锯齿波振幅的2/nπ的正弦形小振荡。 关键词：     

在一个磁通量子内dc Josephson电流阶梯或振荡效应的物理本质

本文分析了放置于高Q谐振腔中的Josephson结、双结SQUID和单结超导环,当其Josephson频率ω=2eV₀/h和腔的本征频率相等时,Josephson电流在一个磁通量子内可以产生多次阶梯或振荡的物理本质。指出对于Josephson结或双结SQUID,当ω=ω_r时,被激发起的腔的本征振荡将反馈辐照结或SQUID,反馈场的频率作用使Josephson电流产生一般地感应台阶;而反馈场的振幅是受到外磁场调制的,当这种调制作用使反馈场振幅的空间部分与辐射场的空间部分匹配时,则引起电流在一个磁通量子内产生一系列的新的阶跃。对单结超导环,当nω=ω_r时,被激发起的腔的振荡反馈辐照作用将迫使其超流电流产生周期小于φ₀的振荡。 关键词：     

谐振腔中的超导弱连接在微波辐照下Josephson电流的行为

本文研究了微波辐照下置于谐振腔中的超导弱连接的Joscphson电流特性,并就微波频率与腔的本征频率公度与非公度两种情况进行了详细的理论计算。结果表明,外加的微波辐照总是抑制腔本征振荡的反馈作用。在非公度时,形式上类似于两微波的混频结果,但存在电流随外磁场在一个磁通量子φ_0内的多次阶跃;在公度时,只要微波幅度足够强,这种电流的小周期振荡就会消失。     

磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森效应

通过求解磁性d波超导中的能隙和磁交换能的自洽方程, 研究磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森电流. 计算结果表明: 1)临界电流随中间的铁磁层厚度呈现出两种不同周期的振荡混合, 通过增强铁磁层中的磁交换能q₀和铁磁/磁性d波超导界面处的势垒强度z₀, 短周期分量可从长周期中分离出来, 反之, 通过降低q₀和z₀, 长周期分量可从短周期中分离出来; 2)在两边磁性d波超导的磁化方向取平行时, 在取一些特定的铁磁层厚度下, 磁性d波超导中的磁交换能可增强系统的临界电流. 关键词： 磁性d波超导体 铁磁体 约瑟夫森电流     

磁场中手性碳纳米环的类超导效应

利用导出的任意手性碳纳米环（TCNTs）的电子状态－能量关系式,对磁场中任意手性TCNTs所具有的类似超导环的性质及持续电流的手性效应进行理论探讨。在T＝0K时,金属型和半导体型TCNTs象介观一维正常金属环一样具有类似超导环的性质、即持续电流以磁通量子φ0为周期随φ线性变化,且对手性角θ、环半径R极为敏感。手性TCNTs类似超导环的性质比高对称TCNTs明显得多,但随R增大而减弱,且减弱的快慢也与手性角θ有关。     

硅烯/d_(x~2-y~2)+id_(xy)混合波超导隧道结隧道输运性质研究

运用Blonder-Tinkham-Klapwijk (BTK)理论研究了硅烯/d_(x~2-y~2)+id_(xy)混合波超导隧道结的隧穿性质.研究发现:垂直施加的电场、超导配对势的方向角和两种混合波配对能隙的比值Δ_1/Δ_0强烈地影响正常反射、Andreev反射和隧穿电导的值;当两种混合波的序参量比值较大时,隧道谱线在外加偏压E=Δ_1处出现谐振峰;系统的隧穿电导、正常反射幅和Andreev反射幅随超导方向角成周期性变化,变化周期为π/2;由于d_(xy)-波的存在,通过改变外加电场可以对隧穿电流加以调控.     

EAST托卡马克上共振磁扰动对锯齿行为的影响

锯齿振荡是托卡马克装置上常见的磁流体不稳定性之一.先进实验超导托卡马克(experimental advanced superconducting Tokamak,EAST)装置放电中观察到外加共振磁扰动(resonant magnetic perturbation,RMP)会影响锯齿振荡行为.本文研究了环向模数n=2的RMP对锯齿周期的影响.通过RMP线圈相位差扫描实验发现,当RMP上下线圈(n=2)相位差Δφ_UL发生变化时,扰动场的谱型发生变化,锯齿周期和崩塌幅度也随之发生明显的改变.单流体电阻磁流体力学(MARS-F)程序分析表明,在相同实验条件下,当RMP上下线圈(n=2)相位差为Δφ_UL=270°时,等离子体芯部区域的响应最强,此时锯齿周期和幅度最小.锯齿行为的改变可能与RMP引起的快离子损失相关.该研究利用RMP上下线圈(n=2)实现对锯齿行为的有效调控,有利于未来EAST发展高比压放电条件下的大锯齿自动控制技术.     

矢势A场中二维超导感应电流的干涉

在二维超导金属面上,用被超导屏蔽的距离为d的两无限长直磁通垂直穿过,开始dφ/dt≠0,并在二维超导金属面上感应两个反向等值电流,然后使dφ/dt=0且两磁通皆维持φ0不变.本文计算并模拟了二维超导金属面上感应电流的干涉分布流线.我们称这一效应为L-J效应,它是A场中的超导感应电流干涉效应.     

多结超导环在外磁场中的行为

分析和计算了双结超导环在无偏置电流时的磁通、环流、自由能与外磁场的关系.发现双结环与单结环在磁场中的行为有所不同.当两个结的Ic相等时，双结环在1＜β=2πLIcΦ0＜2时，若无偏置电流，总磁通Φ、环流I与外磁通Φe的关系仍然是非回滞的曲线.仅当β≥2时，曲线才出现回滞.另外双结环有两支解，并且每支解的周期为2Φ0. 关键词： 双结环 双支解 2Φ0周期 回滞     

铜铌溅射型低β超导腔的研制及初步实验

超导谐振腔是超导加速器的关键部件.用于重离子超导加速器的低β加速腔的最佳选择是四分之一波长谐振腔(QWR).目前,利用无氧铜为基底,溅射一层几微米厚的铌膜,可以获得极好的超导性能和加速离子性能.但是,四分之一波长谐振腔的内表面复杂,溅射均匀的铌膜比较困难.针对此难题,发展了一种多参数可调节的溅射方法,在640×φ220的大型腔体内,成功地生成了一层均匀的、超导性能优异的铌膜.超导腔的低温实验表明铌膜的性能良好.     

超导环电流的研究

以修正的含时金兹堡-朗道理论去研究超导环的超流特性；计算了涡旋运动方程，理论上得到超导环电流是超流量子的整数倍，并且具有多涡旋跳跃；从理论上得到超导环的磁场是量子化的.一定条件下，超流的符号可以发生反转，并且理论上得到了它的表达式.认为超导环是具有对势的对称. 关键词： 超导环 电流 超导电性     

硅烯/dx2-y2+idxy混合波超导隧道结隧道输运性质研究

运用Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论研究了硅烯/dx2-y2 +idxy 混合波超导隧道结的隧穿性质.研究发现:垂直施加的电场、超导配对势的方向角和两种混合波配对能隙的比值Δ1/Δ0 强烈地影响正常反射、Andreev反射和隧穿电导的值;当两种混合波的序参量比值较大时,隧道谱线在外加偏压E =Δ1 处出现谐振峰;系统的隧穿电导、正常反射幅和Andreev反射幅随超导方向角成周期性变化,变化周期为π/2;由于dxy-波的存在,通过改变外加电场可以对隧穿电流加以调控。     

DC与AC激励超导隧道结阵发性混沌研究

本文利用全电流超导隧道结电子模拟器研究了ｄｃ与ａｃ电流激励下超导隧道结阵发性混沌。在固定外加ａｃ激励信号频率、幅度和滞后参数的条件下，改变ｄｃ偏置，用示波器显示了周期解，次谐波解与混沌解时的相空间轨迹（φ－ｃｏｓφ）以及对应的结两端电压的瞬时波形图（φ－ｔ）。初步阐述了阵发性混沌的性质及通向这一模式的道路。     

Bi-2223/Ag带材超导芯中网状弱超导区的磁光图像研究

多芯Bi-2223/Ag带材的磁光图象表明,剩余磁感应强度在超导芯中的分布呈现网状弱超导区。起导芯经超声波振荡后的片尺寸小于超导芯的宽度,暗示网状弱超导区可能是网状裂痕,这可能是限制Bi-2223/Ag带材超导电流的重要原因。     

低维超导材料中的量子振荡现象

低维超导材料由于具有尺度接近量子临界尺寸的优势,能够观测到显著的超导量子振荡效应,因此成为研究超导量子振荡效应的优异平台.由于这些量子振荡效应的周期、振幅、相位与磁通涡旋的量子化及运动方式、超导电子的配对机制、特定外部条件下超导体中的涨落和激发现象密切相关,并且它们还能直观地反映超导材料的几何结构对其超导物性的影响,因此对低维超导体中振荡效应的研究直接反映了超导体的本质规律,成为研究材料超导机制的一种重要手段,有着深邃的物理内涵和丰富的研究价值.本文将探讨三类能够在低维超导材料中观测到的典型超导量子振荡效应:利特尔-帕克斯效应、磁通涡旋运动导致的振荡效应和韦伯阻塞效应,从研究手段、理论预期、实验现象以及实验结果诸方面综述其中所揭示的深刻物理规律,并展望低维超导体的量子振荡效应在量子计算、器件物理和低温物理等领域的应用价值.     

同轴圆柱系统微变问题的静电解

我们从一种较为特殊但又是十分典型的同轴结构的探讨开始,它的截面在极坐标系统中(原点置于轴心)具有 ρ_1=r_l(1+ε_1 cosnφ),ρ_2=r_2(1+ε_2cos(φ-φ_0))。 (1)其中r_1和r_2系变形前外的导体因截面半径;ε_1和ε_2则为表征其变形特点的小参数;φ_0表示相似变形后内外导体叉开的一个角度;而n为某一正整数。象这样的同轴系统,不妨形象化称为“n波”同轴系统。 我们知道,二维拉普拉斯方程的环内问题,在极坐标系统中的一般解可以用圆谐函数来组合:     

超导隧道结中的电流相位关系

计算了等自旋配对超导隧道结中的直流Josephson电流.结果表明,当两侧超导体中配对势的轨道对称性分别属于磁点群D₄的A不可约表示和 ²E不可约表示的情况下,电流相位关系是I∝sin4φ. 关键词： 超导隧道结 Josephson电流     

半导体/磁性d波超导隧道结中的散粒噪声

考虑到磁性d波超导体中的能隙与磁交换能的依赖关系,通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用Blonder-Tinkham-Klapwijk理论方法研究半导体/磁性d波超导隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:磁性d波超导结中的磁交换能h0可导致散粒噪声在零偏压处的双峰和能隙处的峰出现劈裂,劈裂的宽度为2h0;磁交换能h0同时对散粒噪声及噪声功率与平均电流的比值有抑制作用.     

在一个磁通量子内dc Josephson电流的阶梯效应(Ⅱ) 大尺寸Josephson结

大尺寸的Josephson结放置于Q值足够高的谐振腔中,当其Josephson频率ω=2cV_c/h激励起腔的第r个本征模谐振时,这个振荡将反馈辐照结,必须考虑反馈场本征模的空间部分在结上是不同的。理论上得到了和文献[2]不同的结果,给出了阶跃电流随磁场的变化,分析了腔的反馈场本征模和Josephson结的辐射电磁波空间匹配的条件,解释了为什么大尺寸的Josephson结不存在周期小于φ_0的阶梯效应的物理原因。     

电流环支承的超导球表面磁场计算

本文基于磁荷模型采用解析方法推证出电流环在超导球表面产生的磁场分布.首先不考虑超导球的抗磁性,由Biot-Savart定律计算出电流环在球面产生的磁场.再根据Meissner态超导体的边界条件,并基于磁荷模型计算出超导球的感应磁场.将电流环产生磁场与超导球的感应磁场叠加得到超导球表面的合磁场.