高温超导体磁通格子的熔化相变和噪声研究

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1、摘要锯氧化物超导体是第1I类超导体，火幅度的提高临界电流密度和深入的理解姑子涡旋线所涉及的物理内容己成为当今超导研究的热门课题。由下高温超导体中显著的层状结构、强烈的热涨落、和多种多样的钉扎机制，使得混台态中磁通涡旋物质的相国非常复杂；同时，由于涡旋物质lll勺动力学行为与高温超导体的电磁输运性质，能量损耗密切相关，使得磁通动力学研究对超导基础理论和实际应用方面都起到决定’

2、生的作用。在第1I类超导体中，磁通以涡旋晕子线的形式穿过超导体。由于高温超导体『11强烈的热涨落拳I多种多样的钉扎机制产生

3、了复杂的无序效应，改变了超导体中磁通的结构，影响了超导体的电磁输运性质(临界电流密度，磁化强度等)，使得其混合态相图1}常复杂。最近实验上Avr91]lal7lelal(Nature，411(2001)451)通过在Bi2stCdc“2q样品上增加交流震动，洲量其峰值附近的临界电流密度，得到高温超导体磁场强度一温度(H—T)相幽。在相矧中磁通格子的有序一无序相变表现了异常的反向熔化行为。同时实验上在YBCO和其它高温超导体的H一丁相图上也发现了类似的磁通格子有序一无序相变线形状。从相闰上我们可以

4、看出高温超导体有序一无序相变线形状在中等温度区域有一个向上的突起，形成r一个“三明治”区域。随着温度的降低，磁通格子会从无序的磁通液相凝结进入到有序的布拉格玻璃固相，又重新熔化进入到无序的磁通玻璃相区域。表现出了磁通格子的重新进入无序行为或称为反向熔化行为。目前对高温超导体相圈上的反向熔化ii为的理论研究尚未见报导。笫II类超导体在磁场中，磁通线由外加电流作用受到洛仑兹力(F=JXB)。若磁通被钉扎不产生运动，则电阻为零；若磁通以平均速度V沿洛仑兹力方向运动，从而产生叱阻以及柏：外加电流方向产生

5、电场(E=一vXB)。产生的电场可分为平均分量和噪声(涨落)分量。后者起因于无规热运动和材料缺陷导致磁通运动的涨落。研究磁通运动的电压曝声可给出磁通运动的微观图像。本文基于唯象的GL理论和Langevin磁通运动模型，采用Monte—Carlo数值模拟方法，研究高温超导体混合态中磁通运动对相图和运动宽带噪声的影响。我们的工作得到了两个重要结论：东南人学硕士学位论义我们考虑到高濡超导体磁通的穿透深度与温度的芙系，提出了一个与温度呈非单调性变化的磁通互作用势模型，并在无序钉扎和热涨落效虑的影响F，对

6、随机钉扎磁通系统进{i动力学模拟。通过计算磁通格子的静态结构冈子利有限尺寸指数，米研究磁通格子的有序(布拉格玻璃相)，无序(磁通玻璃相，磁通液体相)相变。我们得到了高温超导磁通格子的无序钊扎强度⋯温度相幽。由于在相变点附近增大磁场可等同于增人无序，因此我们模拟得到的相圈等同j：片一，相图，从相图上可以发现，随温度的增加，在处于低温的无序磁通玻璃相(VG)和处丁f高温的无序磁通液体相(VL)之问，有一个凸起的有序布拉格玻璃相(BG)。该现象与最近实验上观测到的反向熔化行为一致。川我们提出的与温度-

7、Y-AI!!-单凋性变化的磁通互作用势模型能合理的解释此异常的反向熔化行为。我们用有限温度F的分子动力学方法模拟了二维无序钉扎磁通系统的低频宽带电压噪声。我们计算了磁通运动电压噪声谱密度．研究了宽带噪声(BBN)随驱动电流，钔扎强度．和温度的变化规律。BBN随钉扎强度的增加而增大，反映了BBN的本性是磁通运动受体钥扎*R锝而产生的内部耗散。随钉扎强度的增加磁通运动受阻碍而产生的内部耗散也增大。BBN随温度的升高而减小，表明热运动部分抵消了体钌。扎以及磁通之间相互作用，软化了磁通线格子，促使磁通容

8、易开始运动，使磁通运动宽带噪声减小。以上结论符合实验结果，并能解释磁通运动的微观图像。关键词：第1I类超导体，磁通格子，混合态，反向熔化，电压噪声U摘要ABSTRACTSineethehightemperaturesuDerconductors(HTSC)areidealtypeIIsuperconductors，thedynamicbehaviorofvorticesincupratematerialsclose]Yconnectedwiththenatureofthecomplexphase

9、transitionandelectromagnetictransportpropertiesinthemixedstateofsuperconduetotshencehasbeenofgreatinterestarCLheandInthisdissertation．basedontheGLphenomenologicaltheoryandLangevinfluxflowmode]andbymoanofMonte—Carlohumericalsimu]ationmethods，westudyth