高温氧化物超导体混合态磁通动力学相图研究

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1、摘要1986年，Bednorz和Mlller发现铜氧化物高温超导体，在广泛的固体物理领域，尤其在超导电性方面的研究打开了一个新的篇章。高温超导体是强第1I类超导体，展示出许多与传统常规超导体相似的电磁特性，并在一定程度上能够用唯象的Gingzburg—Landau(GL)理论来描述。但高温超导体具有与传统超导体不同的性质，包括高转变温度，短相干长度和强各向异性。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，来研究高温超导体混合态磁通动力学性质。主要的结论如

2、下：(1)通过计算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，给出了磁通运动临界驱动力FL与磁通密度N。的动力学相图。研究结果表明，相图中存在两种类型的动力学相变：一种是磁通退钉扎相变，包括部分退钉扎成塑性流动，和完全退钉扎成近晶流；另一种是无序的塑性流相或近晶流相到相对有序的磁通格子整体流动固相(包括运动横向玻璃相和运动布拉格玻璃相)的无序一有序相变。我们发现磁通运动的两个有序因素：磁通速度和磁通密度。随着外加驱动力F。(磁通速度)的增大，磁通运动从塑性流相、近晶流相、

3、横向运动玻璃相，最后到运动布拉格玻璃相。随着磁通密度N。的增大，磁通间相互作用力克服钉扎效应和热噪声产生的无序作用，使磁通格子趋向有序。当N。大到一定程度时，无序的近晶流相会消失。磁通运动发生从塑性流动相到运动玻璃相的直接转变。(2)我们提出了一个与温度呈非单调性变化的磁通互作用势模型，计算高温超导磁通格子的无序钉扎强度F,I,-温度t相图。考虑与温度有关的磁通间互作用力，磁通钉扎作用力以及热噪声力，模拟计算了磁通晶格的平均结构因子S(k)，和对应的有限尺寸因子o-随温度和钉扎强度的变化曲线，由此得到了

4、有序一无序的相变点和F矿t相图。相图中存在磁通格子三个区域：有序的布拉格玻璃相(BG)、无序的磁通玻璃相(VG)和无序的磁通液体相(vL)。当系统处于低温、弱钉扎强度时，磁通间互作用使磁通格子以有序的BG相存在。当固定钉扎强度，升高温度至熔化温度时，热涨落效应使磁通格子进入了无序的vL相，发生由有序的BG相到无序的vL相的固一液相变。在固定温度，增强钉扎强度时，无序的集体钉扎效应使磁通格子发生由有序的BG相到无序的VG相的固一固相变。从相图中可以看到低温时BG—VG相变线与温度轴平行，而当系统处于中等温

5、度区域，BG—VG相变线形成了一个突起。我们得到的有序一无序相变分界线的形状验证了最近实验观察到的反向融化行为[Avrahameta1．Nature411，451(2001)]。我们认为反向融化形成起因于磁通互作用的温度效应。关键词：磁通格子，无序钉扎，一级熔化相变，近晶流相，反向融化，布拉格玻璃，无序磁通玻璃ABSTRACTThediscoveryofhigh—temperaturesuperconductivityintheCopperOxidebyBednorzandMilllerin1986op

6、enedanewchapterinthefieldofsolid-statephysicsingeneralandinsuperconductivityinparticular．Thenewhigh—Tcsuperconductorsarestronglytype—IIsuperconductors，exhibitingmanyelectromagneticpropertiessimilartothoseoftheconventionalsuperconductors，whichcanhedescrib

7、edGinzburg—Landau(GL)phenomenologicaltheoryinsomesenseWhiIe，high—T，suDerconductorsalsoshowmanypropertiesdifferentfromthoseoftheconventionalsuDerconductors，amongwhicharehighoriticaltemperature，extremeIyshortcoherencelengthandhighanisotropicproperties．Inth

8、isdissertation，basedontheGLphenomenologicaltheoryandLangevinfluxflowmodelandhymeansofMonte—Carlonumericalsimulationmethods，westudythefluxdynamicpropertiesofhigh—T。suDerconductorsinthemixedstate．Themainresultsarelistedasfol