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1、,第卷第期低温物理学报一年月!·,高温超导体的临界电流测量问题丁世英,南京大学物理系和固体微结构物理实验室南京年月日收到、、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滞迥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、一引言‘,的测量方法有多种临界电流密度
2、但最重要和最常用的方法有两种一种是所谓的电测法或直流,,传输法文献中又称四引线法不考虑退化问题这种方法测得的临界。,电流密度就是各种应用中所遇到的和必须知道的值也就是技术应用所指的临界电,,,流密度所以是技术应用中承认的测试方法样品中真正的传输临界电流密度也叫,。,晶间临界电流密度要比略小因为测试仪器不可能测到真正的零电阻在样品中没,,,‘有弱连接时就是由钉扎力决定的临界电流密度如果有弱连接则决定于弱连接‘足够大,电流引线的接触电阻又不足够小,则接触点处在测
3、试中将有显假如,,。,著的发热使样品温度升高这将导致《氧化物高温超导材料在弱连接被基本消,,,“”除的情况下很大铎接点的电阻又还不能做得足够小即使把块样品做得象桥或工,,。,字使横截面尽可能小接触点发热仍可能使《使测试结果不能真正反映样品性能不过这后一问题不属本文讨论范围。的另一种测试方法是磁化强度法它由磁化强度的实验值加上适当的临界态模型‘,‘。,‘二换算出我们叫它在无弱连接的样品中磁化电流迥路是整个样品且一,通常叫此时的刀为磁化电
4、流密度磁化电流的大小及迥路的形状和尺寸对磁化强度的值都有贡献,可以避免大电流的困难,对样品形这种测法中不存在接触电阻问题状要求也低,在引线发热不严重,临界态概念成立的情况,这是很大的优点实验证实了,,,,一如低温超导体就是这样对氧化物高温超导体而言磁测法却出现了新的困难第一个困难是样品中往往有弱连接弱连接不能让大电流通过,这就限制了大磁化电流的迥,,路的形状和尺寸使迥路尺寸和样品表现尺寸不一样并且难以确定如选择样品的表观尺寸来将换算成,,将使入纷第二个困难是
5、巨磁通蠕变使一‘,即磁化强度与何时读的数据和外场励磁速度有关只有当块样品中没有弱连接和磁通蠕动可忽略极低温度下可如此时才有可能根据磁滞迥线测量得到。,一一般,情况下分析测量结果就很困难虽然磁测临界电流密度有上述两个重要缺点而且在,最常测量的温度对大部分氧化物高温超导体样品往往同时有这两个问题低温物理学报卷磁测量来估算临界电流仍然大量被使用这主要是磁测量方便和在研究钉扎机制时需要。、而不是的是本文的目的是在磁通钉扎和蠕动流动的框架下根据
6、临界态模型以。,及块样品的基本参量来唯象地讨论氧化物高温超导体块样品的电测传输临界电流磁化强度的测量值及钉扎力决定的临界电流之间的关系、二传输临界电流密度与测量电流密度。用四引线法测定的临界电流密度与样品的真正的传输的临界电流密度间的,,关系根据第二类超导体的性质是很简单的设四引线法的测量判据是马一拼,我们有磁通流动下的电流密度是磁通流动引起的电场‘。‘,一,,,。户,式中的是流阻实际测量中如果临界电流判据是电压判据一则因马一
7、,,是电压引线之间距离则式变为‘。。,。‘一,,。,,实际上由于一项和相比较小我们不详细讨论它’虽然是大于但。,,可以认为人就是测量的临界传输电流密度总是有磁通流动与临界态的真‘,,在文献正传输电流密度临界态时磁通静止相同中一般地都不区别它们不过,。,,。,式说明电压判据越大大电压铎点间距离越短小测量的比真正的就越大州大三、磁化强度测量结果分析弱连接的影响,,因
8、假设块样品中含有大量的弱连接在研究它们的影响时将非常复杂为它们的多少,,而且随分布及形状等都非常复杂样品而变为了,简化问题和突出物理内容我们按如下的简化模型系统计算弱连接对磁化强度的影响设样品表观形状为无限大的薄板,板厚,宽面平行,外场因而表观退磁因子为零样品又由一系列厚为的无,《限大薄片组成薄片间都是弱,连接弱连接的厚度忽略如图先忽略磁通蠕变,,过程为准静态,并认为励磁速度足够慢故临界态概念成立又假定!模型成立弱连接的存图薄板块样品弱连接样品的薄片模型在使磁化电流
