磁通密度对第Ⅱ类超导体磁通动力学的影响

计算了二维无序钉扎系统中磁通运动的平均速度、微分电阻、纵向电压噪声和静态结构因子.通过在不同磁通密度下的磁通运动形式,给出了磁通运动的动力学相图.研究表明,磁通晶格存在钉扎相、塑性流相、近晶流相,和运动玻璃相.在运动玻璃相中,随着驱动力的进一步增加,横向玻璃态和运动Bragg玻璃态相继出现.磁通密度增大有利于有序相的出现.当磁通密度增大到一定程度时,近晶流动相会消失.磁通运动随着外加驱动电流增大发生从塑性流动相到运动玻璃相的转变 关键词： Ⅱ类超导体 磁通动力学 运动玻璃     

磁通运动的电压噪声频谱分析和动力学相变

用Langevin分子动力学方法模拟磁通运动的纵向电压噪声谱随磁场和电流的变化.计算结果表明，外加磁场增大到磁通运动动力学相变场F_P，电压噪声 谱中低频宽带噪声减小而出现洛伦兹形高频窄带噪声.外加磁场增大到熔化场F_m附近，高频窄带噪声 峰值增高 ，峰值对应频率增大.在外加电流增强到磁通弹性运动区域，高频窄带噪声频谱呈现搓衣板 形式.搓衣板高频窄带噪声产生于磁通平移速度的周期性调制，它表明层状超导体中运动的 磁通格子存在有平移序的BG相. 关键词： 第Ⅱ类超导体 电压噪声 动力学模拟     

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     

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     

无序二维约瑟夫森结阵列中磁场引起的涡旋玻璃态相变

采用电阻阻错结的无序二维约瑟夫森结阵列模型,数值研究超导薄膜中垂直磁场引起的涡旋运动.通过分析磁场激发产生的涡旋度Ne及低频电压噪声S₀的变化特性,得到如下结论：在无序超导体中固定温度不变,随着磁场的减弱涡旋液态经过准有序的布拉格相,涡旋玻璃相重新进入到低磁场下的钉扎稀磁液相. 由于在涡旋玻璃相中,电流驱动下的噪声值表现出一个峰,表明系统处于无序与有序相互竞争的亚稳态,并且临界电流应有峰值效应. 计算得到噪声值的变化与Okuma等得到的无序超导Mo_xSi_1-x膜实验现象一致,并能解释磁场降低引起的重新进入钉扎的稀磁液相行为. 关键词： 约瑟夫森结阵列 磁通玻璃 重新进入 峰值效应     

各向异性超导体电阻转变的修正Kosterlitz-Thouless相变模型

从二维系统的Kosterlitz-Thouless (KT) 相变理论出发，在关联长度中引入热激活能和平均钉扎高度，提出了修正的KT相变模型.该模型与库伦气体标度理论和Halperin-Nelson关系具有一致性.应用修正的KT相变模型研究磁场下Tl₂Ba₂CaCu₂O_x(Tl-2212)薄膜电阻转变的标度行为，发现由电阻转变计算得到的平均钉扎高度与温度具有线性依赖关系，实验结果支持修正的KT相变模型. 关键词： 标度行为 各向异性超导体 电阻转变     

YBa2Cu3O7-δ外延薄膜的有效钉扎势

在0—7T磁场范围内，测量了不同测量电流密度下YBa₂Cu₃O_7-δ外延薄膜的电阻温度关系.实验结果表明，临界温度以下，混合态的耗散电阻率能很好地用热激活磁通蠕动描述.有效钉扎势的电流密度关系遵守Zeldov等人提出的对数关系，有效钉扎势的温度和磁场关系遵守U∝(1-T/T_c)H^-α关系，其中α=0.63，与热激活磁通点阵位错运动模型相一致，表明样品具有2D涡旋性质. 关键词：     

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.     

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。     

Unusual resistivity broadening in the mixed state of NdBa2Cu3O7−δ crystals grown by a crystal-pulling technique

In order to clarify the origin of a strong peak effect in the magnetization curve of NdBa₂Cu₃O_7−δ crystals, we investigated the superconductivity transition behavior of the in-plane resistivity in static magnetic fields up to 8 T. Comparing the results for the samples exhibiting and not exhibiting the peak effect, we found that the former (peak effect sample) shows lower resistivity above the vortex melting temperature. This implies that the pinning force is effective in the vortex liquid state. We also found that the normal state resistivity behaviors of some samples were unusual, indicating inhomogeneous current flow. These results suggest an existence of sheet-like pinning centers perpendicular to the conduction planes.     

STM imaging of flux line arrangements in the peak effect regime

We present the results of a study of vortex arrangements in the peak-effect regime of 2H-NbSe2 by scanning tunneling microscopy. By slowly increasing the temperature in a constant magnetic field, we observed a sharp transition from collective vortex motion to positional fluctuations of individual vortices at the temperature which coincides with the onset of the peak effect in ac susceptibility. We conclude that the peak effect is a disorder driven transition, with the pinning energy winning against the elastic energy.     

Static and dynamic coupling transitions of vortex lattices in disordered anisotropic superconductors

We use three-dimensional molecular dynamics simulations of magnetically interacting pancake vortices to study vortex matter in disordered, highly anisotropic materials such as BSCCO. We observe a sharp 3D-2D transition from vortex lines to decoupled pancakes as a function of relative interlayer coupling strength, with an accompanying large increase in the critical current reminiscent of a second peak effect. We find that decoupled pancakes, when driven, simultaneously recouple and order into a crystalline-like state at high drives. We construct a dynamic phase diagram and show that the dynamic recoupling transition is associated with a double peak in dV/dI.     

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。     

高温超导体磁通动力学和混合态相图(Ⅰ)

文章简要介绍了高温超导体磁通动力学和混合态物理在过去十余年的发展。高温超导体由于其自身的一些特点，使得它与常规超导体相比较拥有极其丰富的相图，磁通动力学也表现出了非常丰富的研究内容，很多新的概念被提出，新的现象被观察到。比如说涡旋玻璃态，集体钉扎和蠕动，磁通格子的一级和二级熔化相变，布拉格玻璃，峰值效应，二维涡旋饼态，Josephson磁通运动等等，均是在高温超导体发现之后提出来的新的概念或新发现的现象。有些研究结果目前尚无定论，如关于涡旋玻璃态存在与否的争论至今仍然在进行，但是这些研究内容无疑会大大促进超导物理的发展。高温超导体磁通动力学纷繁复杂的研究内容可以归结为三个相互关联的数字：Ginzburg数（T/He^2εξ^3）^2／2，量子电阻Qu=（e^2／h）（ρn/／εξ），和临界电流的比值jc/jo,这里ξ是相干长度，Hc是热力学临界磁场，ε是有效质量的各向异性度,ρn是正常态电阻率，jc是零温临界电流，jo是拆对临界电流。对于高温超导体前两个数值（Ginzburg数和量子电阻）很大，而临界电流比值较小，因此导致有强的热涨落和量子涨落，以及很强的磁通运动行为（对应小的实测临界电流）。磁通动力学的研究从更深层次影响超导体的临界电流问题和强电应用的发展，最后简要地介绍了这方面的情况。     

Vortex lattice ordering in the flux flow state of Nb thin films

We measure current–voltage characteristics at high driving currents for different magnetic fields and temperatures in Nb thin films of rather strong pinning. In a definite range of the B–T phase diagram we find that a current induced transition occurs in the flux flow motion of the vortex lattice, namely a dynamic ordering (DO). Contrary to the case of weaker pinning materials, DO is observed only at low fields, due to the stronger intrinsic disorder that can deform plastically the moving vortex lattice even for small applied fields.     

Dynamic vortex Mott transition in triangular superconducting arrays

The proximity-coupled superconducting island arrays on a metallic film provide an ideal platform to study the phase transition of vortex states under mutual interactions between the vortex and potential landscape. We have developed a top-down microfabrication process for Nb island arrays on Au film by employing an Al hard mask. A current-induced dynamic vortex Mott transition has been observed under the perpendicular magnetic fields of $f$ magnetic flux quantum per unit cell, which is characterized by a dip-to-peak reversal in differential resistance d$V$/d$I$ vs. $f$ curve with the increasing current. The d$V$/d$I$ vs. $I$ characteristics show a scaling behavior near the magnetic fields of $f= {1}/{2}$ and $f=1$, with the critical exponents $\varepsilon$ of 0.45 and 0.3, respectively, suggesting different universality classes at these two fields.     

Dynamical phase transition of a driven vortex lattice with disordered pinning

We have numerically solved the overdamped equation of vortex motion in a two-dimensional driven vortex lattice with disordered pinning, in which the driving Lorentz force, the pinning force due to point defects, the intervortex interacting force, and the thermal fluctuation force are taken into account. It is found that the vortex density and pinning strength are two important factors of affecting the melting transition of a vortex lattice. At low magnetic fields, there exist hysteresis loops of the average vortex velocity and the average pinning force vs. the driving force, from which the feature of a first-order melting transition of the vortex motion can be clearly seen. As the magnetic field is increased beyond a critical value, the hysteresis loops disappear and the melting transition is replaced by a second-order glass transition. We have also studied the influence of intervortex interactions on the vortex melting transition by comparing several forms of repulsive forces between the vortices.