高温超导体混合态的钉扎力与标度律

基于推广的磁通热激发模型，我们提出了评估超导体中钉轧力的一个新方法，该方法用于一个统一的形式表达了温度，磁场以及电流密度对作用于磁通线上钉的扎力的影响，它解释了超导体混合态的电阻行为，并很好地拟合了Ｂｉ－２２２３外延膜钉扎力的标度行为。     

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     

超导线的表面区域处理提高其磁场下的输运能力

对超导体在外磁场中的特性进行了归纳,外磁场在超导体中有磁场穿透深度限制,超导体表面有超导壁垒效应和表面钉扎作用,造成了外磁场在超导线表层密度最大而芯部没有磁通穿过.表面钉扎和壁垒效应存在的竞争主要集中在表面刺入超导体的柱形空穴.为了提高超导线在外电场中的输运能力,在制备上常用提高钉扎性能,而这也有阻碍电流的作用,对超导线芯部区域没有提高钉扎作用的必要,反而因为它有害于电流传输.根据这些理论尝试设计出多层结构的超导线,内芯是致密的净超导体晶体结构,外面是与磁场穿透深度厚度相同的一层掺杂、取代等作用提高钉扎性能的外场渗透层,在超导材料表面与包套材料之间是纳米修饰或者其他手段提高表面钉扎能力的连接层,减少连接层的垂直超导线的柱形纳米空穴可提高壁垒效应.这种结构因为减少了常规制备中不考虑内部没有磁通而仍然有钉扎处理材料对载流子的散射作用,这种结构使超导线的输运能力得到了一定提高.     

非理想平面散射中心的磁通钉扎

本文提出了一个二类超导体中电子散射磁通钉扎的非理想平面模型。此模型比现有的理想化模型更接近实际情形。计算了此模型下的δK/K及一个刚性磁通线阵所受的钉扎力。在所得的结果中,散射平面厚度、散射几率及杂质含量对钉扎力的影响与实验结果符合较好。 关键词：     

掺氟高T_cBi(Pb)SrCaCuO大块超导体的“不可逆线”和磁通蠕动

实验研究了掺氟 Bi(Pb)SrCaCuO 大块超导体的磁化、不可逆线和磁通蠕动行为.实验结果表明,掺氟不仅提高了 T_c,而且导致某些新的行为,并有增强磁通钉扎的迹象.讨论了不可逆线和钉扎势.     

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.     

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     

NbTi超导体的F_ρ和J_c与片状α-Ti沉淀相间相互关系

本文提出了由Matsushita强钉扎统计理论和G-L近似下的局域自由能密度函数导出的具有片状α-Ti沉淀的NbTi超导体的磁通钉扎力和临界电流密度的表达式。在该式中,F_ρ和Jc是导体内α-Ti体积分数的上升函数,并与a-Ti片厚度的平方根成正比。当外加磁场的平均磁通线间距近似等于片状α-Ti的平均间距时,F_ρ和Jc具有极大值。计算值与实测值颇为一致。     

高温超导体的“尖峰效应”

文章介绍了高温超导体中的“尖峰效应”,即临界电流随着磁场增加反而升高的反常现象。在很多超导体中,包括常规超导体和高温超导体,都存在着“尖峰效应”,这说明“尖峰效应”反映了磁通晶格的普遍性质,“尖峰效应”中钉扎以及温度密切相关,并且由于钉扎和势激活效应的相互作用,其表现非常复杂,目前对尖峰效应的主要理论解释是基于尖峰效应对应着从低场下的布拉格玻璃态到高场下的磁通玻璃态的相变,该理论和最近的很多实验结果符合得很好。文章最后对仍然存在析大量问题进行了介绍,例如尖峰附近的历史效应和 稳态以及磁通相图上的临界点。     

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。     

高温超导体的临界电流测量问题

在超导体磁通钉扎、蠕动和流动的框架下研究了磁通蠕变、磁通流动对传输方法和磁迴线方法测定的临界电流的影响及其与真实的脱钉临界电流的关系.所得的结果能够解释不同实验方法所测得的临界电流间的差异.     

面向航天器的超导磁通钉扎对接技术基础实验研究

由于太空中的失重环境,大型空间在轨装置的对接与组装面临着一系列的技术难题,自适应对接结构及技术被视为是解决这些难题的重要途径.基于高温超导体的磁通俘获,超导体磁通钉扎为自适应方式提供了一种新型的非接触对接组装途径.论文提出了一种将高温超导体应用于空间对接的基本方案,并结合该方案展开了超导体励磁和对接力学特性的基础实验研究.研究表明,超导体钉扎效应受励磁过程影响显著,小尺寸的常规电磁场励磁很难促使强钉扎特性;励磁场作用于对接过程的方式对电磁对接力的影响很大,依赖励磁场和超导体的共同作用,对接力在轴线方向上表现出显著的自稳定约束特性.     

(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y单晶的磁通钉扎研究

我们通过对重Pb掺杂的Bi-2212((Bi,Pb)-2212)单晶磁化性质的测量来研究磁通钉扎性能,发现样品中存在与温度有明显依赖关系的鱼尾效应,且此鱼尾效应不仅体现在磁滞洄线上,还体现在不同磁场下零场冷的M～T曲线的交叠上.同时我们采用非线性磁通蠕动模型,并考虑表面位垒和体钉扎的影响,运用数值模拟分析了样品的磁化性质,结果表明(Bi,Pb)-2212单晶的鱼尾效应源于重Pb掺杂导致样品各向异性的降低所引起的强的体钉扎效应,而高温的磁化性质主要取决于表面位垒的作用.     

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.     

磁通格子的有序-无序相变和反向熔化

考虑了无序钉扎、热涨落和磁通互作用, 用Monte Carlo分子动力学模拟方法研究二维磁通格子在无序钉扎强度和温度空间的相图, 以及由布拉格玻璃相到非晶磁通玻璃相和到磁通液体相的有序-无序相变.为了决定磁通格子的序，计算了静态结构因子和磁通格子位形的有限尺寸指数.计算结果表明，Bragg玻璃相在低温的无序磁通玻璃相和高温的磁通液体相之间 , 表现出磁通格子的反向熔化行为.分析后认为，这一反向熔化行为起因于磁通之间互作用的温度效应. 关键词： Ⅱ类超导体 磁通格子 相图 结构因子 反向熔化     

受驱无序胶体动力学

利用Langevin分子动力学，本数值研究点钉扎中心随机分布的二维胶体动力学．随着钉扎中心强度的提高，我们发现了从弹性脱钉到塑性脱钉的渡越，并伴随临界钉扎力在渡越区的明显提高，类似于超导体中的峰值效应．另外，我们首次发现：当塑性流动发生时，高速运动胶体粒子感受到的平均钉扎力在从玻璃态到液态的转变过程中会出现峰值效应，并伴随有速度-驱动力曲线的交叠．     

Ba1-xKxFe2As2单晶(Tc=38.5K)磁通钉扎力与钉扎机理研究

铁基超导体是在2008年由Hosono发现的一种新型超导材料, 由于其具有上临界场高、各向异性小、临界电流密度大等优点, 在世界范围内引起了广泛关注. 以Ba_1-xK_xFe₂As₂为代表的FeAs-122系超导体具有结构简单、合成温度低、单晶容易制备等优点, 是物理学家和材料学家关注的焦点. 本工作在获得最优化掺杂的Ba_1-xK_xFe₂As₂单晶(T_c = 38.5 K)基础上, 通过分析其在不同磁场条件下电阻温度变化关系、不同温度条件下的磁滞回线等数据, 系统的研究了Ba_1-xK_xFe₂As₂单晶磁通钉扎力和磁通钉扎机理. 研究发现Ba_1-xK_xFe₂As₂超导体具有非常高的磁通钉扎势, 其中9 T的外场条件下, 其在H//c轴和H//ab面的钉扎势分别为5800 K和8100 K, 展示出良好的应用前景; 通过进一步分析发现, 其磁通钉扎机理应是由于晶格内部的小尺寸缺陷引起的电子平均自由程变化而导致的δl钉扎.     

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.     

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.