微纳米尺度超导体磁通动力学数值研究

• 作 者: 巢晓晖
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2009年期

本论文简单介绍了描述Ⅱ类超导体混合态特性的Ginzburg-Landau理论,然后对其进行无量纲化和离散化,建立了基于有限元方法的数值模型,并采用数值模拟方法研究了微、纳米尺度超导薄膜中的磁通动力学相关问题。首先,在电流驱动下的正方形介观超导体中,我们发现电流可以破坏样品的几何外形所产生的对称性,并影响磁通的进入方式和在样品中的分布。我们还发现由电流驱动导致的两个磁通碰撞可以产生巨磁通。我们给出了巨磁通成核和湮灭的演变图像,并指出系统局部的自由能可以很好的刻画这一过程。我们还得出表面势垒是磁通碰撞产生巨磁通不可或缺的条件之一,它不仅使新进入的磁通快速进入样品内部,同时也使样品内部的磁通即使在外加电流驱动的情形下也出现减速甚至停止运动。其次,从理论上研究了目前实验上发现的超导纳米线中磁电阻振荡现象,并从磁通动力学方面给予了理论解释。磁通流动过程中磁通格子有序和无序分布的交替转变为实验上发现的超导纳米线中不规则和准周期磁电阻振荡提供了合理的解释。我们还发现模拟中得到的所有的磁通动力学相和稳定的磁电阻双峰结构几乎与纳米线长度无关,但与宽度有关,因此可归因于超导纳米线的本征特性。