基于含時Ginzburg-Landau模型的超導(dǎo)渦旋動力學(xué)研究.pdf

1、自從高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)以來,渦旋動力學(xué)成為研究的中心問題,因為它是理解超導(dǎo)電性的重要關(guān)鍵之一.特別地,由于含時的Ginzburg-Landau(TDGL)模型描述了超導(dǎo)體的動力學(xué)特性,因而成為理論和實驗工作的一個主題.因此,在參考大量的有關(guān)TDGL模型的理論和實驗的文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,本論文主要研究第二類超導(dǎo)體特別是高溫超導(dǎo)體上磁通渦旋的行為.主要工作如下:第一,我們運(yùn)用有限差分?jǐn)?shù)值求解第二類超導(dǎo)體周期的TDGL模型,研究了當(dāng)外加磁場變化時單渦旋的

2、靜態(tài)和動力學(xué)特性.指出在沒有外場情況下,渦旋和反渦旋能夠共存,并且隨著時間演化而湮滅抵消;反之,存在外場時,渦旋將趨向于穩(wěn)態(tài).同時,我們也比較了周期與自然邊界條件引以不同的效應(yīng),給出結(jié)論.第二,我們應(yīng)用周期的TDGL模型研究了樣品中存在釘扎中心時渦旋的動力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)釘扎位置具有的勢場將吸引(俘獲)渦旋以致不能自由地移動.釘扎中心與渦旋之間的有效相互作用的最大距離估計為6.0ζ.我們也推導(dǎo)出一個點狀雜質(zhì)引起的序參數(shù)、矢勢、磁場和超流的空

3、間分布表達(dá)式.比較解析和數(shù)值的結(jié)果,它們是一致的.第三,我們應(yīng)用周期的TDGL模型模擬在含有正方形或者三角形釘扎陣列的第二類超導(dǎo)體上的渦旋動力學(xué).對于一個陣列,可以先前設(shè)計好周期性;合適條件下,能夠規(guī)則地和周期地釘扎住渦旋,從而形成依賴于外場的各種各樣的渦旋晶格.在匹配場時,渦旋晶格與缺陷晶格達(dá)到相稱,形成匹配,此時釘扎效應(yīng)得以增強(qiáng).我們的結(jié)果與通過大規(guī)模的退火和磁通梯度驅(qū)動的分子動力學(xué)模擬所得是一致的.同時,我們也對如何求得臨界電流給

4、出了一些建議.第四,基于沿垂直于薄膜厚度方向的平均過程和冪級數(shù)的展開,我們發(fā)展了一個與時間相關(guān)的Ginzburg-Landau模型,它適用于描述厚度周期可變的第二類超導(dǎo)薄膜的渦旋動力學(xué)性質(zhì).運(yùn)用有限差分近似去模擬渦旋動力學(xué),顯示出薄膜的較薄的區(qū)域能起到釘扎位置的作用而把渦旋釘扎住.因此,結(jié)果顯示我們的模型是合理的.第五,我們運(yùn)用有限差分法求解高溫超導(dǎo)體的TDGL模型,研究了s+id波超導(dǎo)體的單渦旋結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)在某一相變溫度以下時序參數(shù)顯示