PDF《三维介观超导环的涡旋结构 史良马 周明健 张晴晴 张宏彬》

三维介观超导环的涡旋结构 史良马 周明健 张晴晴 张宏彬 Vortex pattern in three-dimensional mesoscopic superconducting rings Shi Liang-Ma Zhou Ming-Jian Zhang Qing-Qing Zhang Hong-Bin 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 65,

047501 (2016) DOI: 10.

7498/aps.65.047501 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.047501 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I4 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 两带超导体LaNiC2 上临界磁场的理论分析 Theoretical analysis of the upper critical field of two-band superconductor LaNiC2 物理学报.2016, 65(3):

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197502 http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.197502 双能隙介观超导体的涡旋结构模拟 Numerical simulation of vortex structure in mesoscopic two-gap superconductor 物理学报.2013, 62(9):

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167401 http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.167401 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

4 (2016)

047501 三维介观超导环的涡旋结构? 史良马? 周明健 张晴晴 张宏彬 (巢湖学院机械与电子工程学院, 合肥 238000) (

2015 年9月6日收到;

2015 年11 月30 日收到修改稿 ) 在Ginzburg-Landan 理论的框架下, 运用有限差分法研究了在圆环电流产生磁场下的介观超导圆环内的 涡旋结构, 讨论了超导圆环尺寸和不同空间分布的磁场对涡旋形成的影响, 得到在一般超导圆环体内的基态 多是巨涡旋态、 而多涡旋态多以激发态形式存在的结论, 说明磁场一般从超导圆环的环孔穿过, 而很难穿过超 导圆环体. 关键词: 涡旋结构, 超导圆环, 介观, Ginzburg-Landan理论 PACS: 75.70.Kw, 74.25.Ha, 74.20.De DOI: 10.7498/aps.65.047501

1 引言从1933年Meissner和Ochsenfeld[1] 发现Mei- ssner 效应后, 人们认为处于超导态的物体具有完 全抗磁性. 但1957年Abrikosov [2] 提出两类超导体 后, 认为在第II 类超导体内磁场可以部分穿过超导 体, 使其失去超导电性成为正常态, 而其周围仍然 是超导态, 即在超导体内形成一个个以正常态为中 心的涡旋, 说明了超导电性与磁性可以在相干长度 范围内共存. 最近的研究发现在铁基超导体中超导 电性与磁性可以在晶格常数的尺度上共存 [3] . 超导 体内超导电性与磁性的竞争决定了超导体所处状 态与特性. 近年来, 人们发现介观超导体即使是在第 I 类 超导体中也会出现 Abrikosov 的涡旋格子 [4?7] . 由 于超导体处于介观尺度, 其几何尺寸与体系的物理 特征如相干长度或穿透深度相比较而有着很明显 的量子尺寸效应、 界面效应, 表现出许多奇特的物 理特性, 理论与实验 [5,8?10] 表明, 介观超导体主要 存在两种涡旋态: 巨涡旋态和多涡旋态. 当介观样 品尺寸较小时, 量子尺寸效应非常显著, 体系处于 巨涡旋态即单根涡旋线承载多个磁通量子. 当介观 样品尺寸变大, 巨涡旋态分裂为多涡旋态, 这与宏 观超导体中的Abrikosov涡旋格子类似. 很多研究表明, 超导样品中的涡旋结构不仅受 到超导样品本身的形状 [11?13] 、 边界 [14] 影响, 还与 外界的磁场分布有关 [15] . 最近, 理论上在反对称磁 场作用下得到了涡旋 -反涡旋共存的涡旋结构 [16] . 目前对超导环涡旋结构的研究主要针对二维薄圆 环[17?19] . 在实验方面, 随着材料制备技术, 尤其是 化学气相沉积 [20,21] 、 分子束外延等 [22] 技术的不断 发展和成熟, 介观低维超导的实验研究取得了长足 进展. 本文研究在由电流圆环产生的磁场作用下三 维超导圆环内涡旋的结构分布情况.