超导单环中的磁通整流效应

发布时间：2021-08-25 02:00

　　过去几十年,超导磁通整流效应始终是超导电子学和磁通动力学的研究热点之一。因其具有操控磁通运动的特殊性质,超导磁通整流效应可以带来许多潜在的应用,引起了大批科研人员广泛的兴趣。在基础研究方面,磁通整流效应有助于我们弄清楚超导体中磁通运动特性的本质;在实际应用方面,磁通整流可以有效地减小超导器件中的磁通噪声,进而提高器件的性能。随着微纳米加工技术的快速发展和实验测量手段的不断进步,各种基于人工整流结构的磁通整流器件得以实现,各类新的整流现象得以被观测。本文主要通过电学输运测量的手段,对多种不同形状的超导单环中的磁通整流现象进行了系统的研究,并对实验结果进行了详尽的分析。在一个非对称的超导NbN环形器件中,我们发现了明显的整流信号。我们同时观测到了很强的直流电压响应和很明显的非对称性电压波形。这种强烈的整流效应主要源于桥路中大量的磁通集体运动,这有别于之前在传统磁通整流体系中被广泛研究的单磁通整流效应。此后我们将其拓展成三种不同形状的超导环形器件。利用含时的金兹堡-朗道方程模拟,我们证明样品内外边界对磁通进入样品的动力学过程影响极大。通过外加直流电流和交变电流的输运测量,我们在三种桥路中都发... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１：超导体零电阻现象和迈斯纳效应

⑻?（ｂ）??图１．１：超导体零电阻现象和迈斯纳效应。（ａ）Ｈｇ的曲线，反映了超导体??的零电阻现象；（ｂ）在外加的磁感应强度Ｂ的作用下，当Ｔ＜ＴＣ时，超导体具有??完全的抗磁性，即迈斯纳效应。??实际应用中超导材料的特性与三个临界参数有关：即临界温度７；、临界磁??感应强度５。和临界电流密度，／ｃ。它们共同构成了超导材料的相图，将超导态和??正常态区分开来。提高这三个临界参数也就成为了超导研宄的主要课题之一。??自１９１１年超导电性被发现以来，因为在超导领域研究取得重大突破而获得??诺贝尔物理学奖的科学家就有五组。他们分别是：发现超导现象并开拓了低温??物理学领域的昂尼斯（Ｈ．Ｋ．Ｏｎｎｅｓ，?１９１３）；创立超导微观理论即ＢＣＳ理论的巴??２??

图１．３：穿透深度与相干长度的物理图像示意图。（ａ）磁场在超导体表面按照指数??规律Ｂ（ｚ）?＝?Ｂ〇ｅ－Ｚ／Ａ衰减；（ｂ）超导态区域与正常态区域交界面（Ｎ－Ｓ）的情形。??按照指数规律衰减，例如在图１．３（ａ）所示的超导体表面，在ｚ方向上磁感应强??度Ｂ（ｚ）?＝?ＢＱｅ－ｚ／Ａ。式中的Ａ被定义为穿透深度。即当ｚ等于穿透深度Ａ时，??磁感应强度衰减为Ｂ（ｚ）?＝?ＢＱ／ｅ。穿透深度与材料的性质有关，一般在几十到??上百纳米之间，通常远小于样品的几何尺寸。??相干长度Ｊ怯美疵枋銎鸬嫉缱釉硕?嗷ス亓?目占涑叽纭Ｔ诟贸叽缒冢?崳?超导电子的运动相互关联，结成电子对，且超导电子的浓度会发生显著变化。??穿透深度和相干长度随温度的变化在外界温度接近ｒｅ时一般都可以写作：??入（Ｔ）?＝??＜?ｖ?７，ｃ０?（１．１）??ｒ）＝＾ｉ??４??


本文编号：3361160