發(fā)布時間：2020-08-25 07:48

【摘要】：日本科學(xué)家于2001年1月發(fā)現(xiàn)了臨界溫度高達39K的二元金屬超導(dǎo)體MgB2。MgB2是一種兩能隙超導(dǎo)體,其費米面是由兩個二維的σ?guī)Ш蛢蓚�三維的π帶組成,有關(guān)該超導(dǎo)體兩個能隙的圖像后來被比熱、核磁共振、電子隧道和角分辨光電子譜等一系列實驗所廣泛證實。本論文利用兩帶Ginzburg-Landau理論對兩帶單結(jié)超導(dǎo)環(huán)的熱電效應(yīng)進行了深入研究。兩帶超導(dǎo)體中所引入的兩個超導(dǎo)序參量之間的相位差滿足sine-Gordon方程,由該方程的孤立子解我們得到了單個Josephson結(jié)(微橋結(jié)構(gòu))兩端相位差和總磁通之間的線性關(guān)系。然后通過微橋中電流與超導(dǎo)結(jié)兩端相位差滿足的非線性Josephson方程,建立了在溫度梯度激勵下環(huán)內(nèi)磁通與溫度差之間的依賴關(guān)系。理論分析表明兩帶超導(dǎo)環(huán)中可能產(chǎn)生的孤立子解及分數(shù)磁通量子化現(xiàn)象可以通過測量單結(jié)超導(dǎo)環(huán)中的熱電效應(yīng)加以驗證。此外,我們還分析了在外磁場作用下兩帶單結(jié)超導(dǎo)環(huán)的電磁性質(zhì),也得到類似的理論結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O511.3
【圖文】：

溫下金屬電阻率的變化規(guī)律開辟了道路。１９１１年，Ｏｒｎｉｅｓ在測量金屬汞的低溫逡逑電阻率時發(fā)現(xiàn)了…個不同尋常的現(xiàn)象：Ｈｇ的電阻在４．２Ｋ時突然消失，其電阻逡逑大小從正常態(tài)的１０－Ｍ音突然下降到１0＿５倍，實驗結(jié)果如圖１－１所示。Ｏｎｎｅｓ確逡逑認這時Ｈｇ進入了一個以零電阻為特征的新物態(tài)，并將其命名為“超導(dǎo)態(tài)”。逡逑０．１５０邋邐邐邐邐逡逑０．１２５邐邐逡逑１匕邋０．１００邐－邐—邐—邐逡逑阻邐Ｈｇ逡逑＾邐０．０７５邋邐逡逑ＩＯ逡逑０．０５０邋邐逡逑０．０２５邐邐邐－邋－邐邋邐邐逡逑４．００邐４．１０邐１．２０邐４．３０邐４．４０逡逑溫度（Ｋ）逡逑圖１－丨Ｈｇ的電阻隨溫度變化示意圖逡逑自從Ｏｒｎｉｅｓ發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性之后，研究發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)并不為Ｈｇ所獨有，其他逡逑些材料在特定溫度下都會產(chǎn)生進入超導(dǎo)態(tài)的現(xiàn)象，比如溫度約為３．８Ｋ時，金屬逡逑材料錫開始進入超導(dǎo)態(tài)。我們將能夠產(chǎn)生超導(dǎo)電性的物質(zhì)稱作超導(dǎo)體，當(dāng)超導(dǎo)體逡逑表現(xiàn)出超導(dǎo)電性時處于超導(dǎo)態(tài)，否則處于正常態(tài)。通常把電阻突然降為零的溫度逡逑稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度或臨界溫度，用１表示。超導(dǎo)體可以是金屬和半導(dǎo)體材料，逡逑也可以是單質(zhì)、化合物或合金。實驗研究表明絕大多數(shù)超導(dǎo)體的電阻率低于逡逑ｌ0；２７Ｄ．Ｃ１ｎ，和金屬銅的屯阻率ｌ0－９Ｄ＿ｃｍ相比，超導(dǎo)體的電阻率幾乎可以忽略不逡逑計。逡逑Ｉ逡逑

磁感應(yīng)強度恒等于零（即５邋＝邋０），這種現(xiàn)象稱為邁斯納效應(yīng)Ｗ。邁斯納逡逑效應(yīng)表明，超導(dǎo)體的磁狀態(tài)是熱力學(xué)狀態(tài)，即在特定的條件下，其狀態(tài)是唯一逡逑確定的，而與超導(dǎo)體進入超導(dǎo)態(tài)的初始條件和具體過程無關(guān)，如圖１－２所示。逡逑不論是先降溫后加磁場，還是先加磁場后降溫，只要進入超導(dǎo)態(tài)（圖中用Ｓ表逡逑示，Ｎ表示正常態(tài)），超導(dǎo)體內(nèi)全部磁通被排出體外。零電阻效應(yīng)左＝0與邁斯逡逑納效應(yīng)ｊ邋＝邋０是超導(dǎo)體的兩個基本屬性。逡逑？■r>逡逑匕丨邋＜邋丨？丨逡逑（按邋Ｋ＝０）逡逑圖１－２邁斯納效應(yīng)與理想導(dǎo)體情況對比逡逑我們可以使用圖１－３的實驗裝置來觀察邁斯納效應(yīng)Ｗ。在－個圓柱形超導(dǎo)逡逑樣品表面纏上線圈，線圈的兩側(cè)連接到?jīng)_擊電流計裝置。當(dāng)樣品處于正常態(tài)時，逡逑沿軸向施加磁場，沖擊電流計正向偏轉(zhuǎn)角的大小和進入樣品的磁通量成正比。逡逑隨后緩慢地降低溫度，當(dāng)溫度『＜７；時，樣品進入超導(dǎo)態(tài)，由于磁通完全被樣逡逑品排出體外，可以觀察到?jīng)_擊電流計的指針會發(fā)生反向偏轉(zhuǎn)。只要維持逡逑無論再撤去或恢復(fù)外磁場，沖擊電流計的指針都不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明進入超逡逑導(dǎo)態(tài)后

磁感應(yīng)強度恒等于零（即５邋＝邋０），這種現(xiàn)象稱為邁斯納效應(yīng)Ｗ。邁斯納逡逑效應(yīng)表明，超導(dǎo)體的磁狀態(tài)是熱力學(xué)狀態(tài)，即在特定的條件下，其狀態(tài)是唯一逡逑確定的，而與超導(dǎo)體進入超導(dǎo)態(tài)的初始條件和具體過程無關(guān)，如圖１－２所示。逡逑不論是先降溫后加磁場，還是先加磁場后降溫，只要進入超導(dǎo)態(tài)（圖中用Ｓ表逡逑示，Ｎ表示正常態(tài)），超導(dǎo)體內(nèi)全部磁通被排出體外。零電阻效應(yīng)左＝0與邁斯逡逑納效應(yīng)ｊ邋＝邋０是超導(dǎo)體的兩個基本屬性。逡逑？■r>逡逑匕丨邋＜邋丨？丨逡逑（按邋Ｋ＝０）逡逑圖１－２邁斯納效應(yīng)與理想導(dǎo)體情況對比逡逑我們可以使用圖１－３的實驗裝置來觀察邁斯納效應(yīng)Ｗ。在－個圓柱形超導(dǎo)逡逑樣品表面纏上線圈，線圈的兩側(cè)連接到?jīng)_擊電流計裝置。當(dāng)樣品處于正常態(tài)時，逡逑沿軸向施加磁場，沖擊電流計正向偏轉(zhuǎn)角的大小和進入樣品的磁通量成正比。逡逑隨后緩慢地降低溫度，當(dāng)溫度『＜７；時，樣品進入超導(dǎo)態(tài)，由于磁通完全被樣逡逑品排出體外，可以觀察到?jīng)_擊電流計的指針會發(fā)生反向偏轉(zhuǎn)。只要維持逡逑無論再撤去或恢復(fù)外磁場，沖擊電流計的指針都不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明進入超逡逑導(dǎo)態(tài)后

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本文編號：2803450