高溫超導體中約瑟夫森渦旋動力學研究.pdf

1、高溫超導體本征約瑟夫森結(jié)(Intrinsic Josephson Junctions: IJJs)中的渦旋運動表現(xiàn)出來的特殊輸運性質(zhì)，引起了近年來實驗和理論工作者極大的研究興趣。在本論文中我們的主要工作是采用約瑟夫森結(jié)的等效電路一電阻電容分路結(jié)(RCSJ)模型，通過數(shù)值計算耦合的sine-Gordon方程組，研究高溫超導體中約瑟夫森渦旋(Josephson vortex: JV)動力學性質(zhì)。主要結(jié)論如下： 1在窄尺寸的IJJs中

2、，約瑟夫森渦旋流動電壓(JVFV：Josephson vortex flow voltage)隨磁場的增加產(chǎn)生周期為Ho的振蕩。(Ho=φ0/Ls，L為約瑟夫森結(jié)橫向沿x方向的長度，s是IJJs在z方向的晶格常數(shù))。該周期對應(yīng)于每一層約瑟夫森結(jié)中增添一個渦旋的磁場值。研究表明渦旋中心的四方格子構(gòu)型是JVFV呈現(xiàn)H0磁振蕩的原因：這是因為在窄約瑟夫森結(jié)中，低磁場就能產(chǎn)生較大的渦旋密度，從而邊界作用在渦旋運動中占主導。強的邊界作用傾向于使渦

3、旋中心呈現(xiàn)四方格子構(gòu)型。在磁場增加的過程中，四方渦旋格子周期性變化引起了JVFV的H0磁振蕩。同理，邊界臨界電流(Edge Josephson critical current: EJCC)隨磁場也呈現(xiàn)H0周期振蕩，其大小與JVFV正好相反。 2在寬尺寸的IJJs中，隨著磁場的增加，渦旋密度從稀到密轉(zhuǎn)變，JVFV隨磁場的振蕩周期從H0/2(對應(yīng)于每兩層約瑟夫森結(jié)中增添一個渦旋的磁場值)向H0轉(zhuǎn)變。這是因為磁場較小時，渦旋密度很稀

4、，渦旋之間的排斥作用占據(jù)主導地位。排斥作用傾向于使渦旋中心呈現(xiàn)三角格子構(gòu)型。在磁場增加過程中，三角渦旋構(gòu)子構(gòu)型周期性變化是JVFV和EJCC呈現(xiàn)H0/2磁振蕩的原因。隨著磁場進一步增加，渦旋密度漸漸增大，寬結(jié)效應(yīng)漸漸過渡到窄結(jié)效應(yīng)，JVFV和EJCC磁振蕩周期從H0/2過渡到H0。 3通過研究不同偏置電流下V-I特征曲線，我們得到了振蕩的峰值反轉(zhuǎn)與Fiske共振的對應(yīng)關(guān)系。通過研究外磁場為h=5.0時的V-I曲線，我們觀察到了F