過去幾十年,超導(dǎo)磁通整流效應(yīng)始終是超導(dǎo)電子學(xué)和磁通動力學(xué)的研究熱點之一。因其具有操控磁通運動的特殊性質(zhì),超導(dǎo)磁通整流效應(yīng)可以帶來許多潛在的應(yīng)用,引起了大批科研人員廣泛的興趣。在基礎(chǔ)研究方面,磁通整流效應(yīng)有助于我們弄清楚超導(dǎo)體中磁通運動特性的本質(zhì);在實際應(yīng)用方面,磁通整流可以有效地減小超導(dǎo)器件中的磁通噪聲,進而提高器件的性能。隨著微納米加工技術(shù)的快速發(fā)展和實驗測量手段的不斷進步,各種基于人工整流結(jié)構(gòu)的磁通整流器件得以實現(xiàn),各類新的整流現(xiàn)象得以被觀測。本文主要通過電學(xué)輸運測量的手段,對多種不同形狀的超導(dǎo)單環(huán)中的磁通整流現(xiàn)象進行了系統(tǒng)的研究,并對實驗結(jié)果進行了詳盡的分析。在一個非對稱的超導(dǎo)NbN環(huán)形器件中,我們發(fā)現(xiàn)了明顯的整流信號。我們同時觀測到了很強的直流電壓響應(yīng)和很明顯的非對稱性電壓波形。這種強烈的整流效應(yīng)主要源于橋路中大量的磁通集體運動,這有別于之前在傳統(tǒng)磁通整流體系中被廣泛研究的單磁通整流效應(yīng)。此后我們將其拓展成三種不同形狀的超導(dǎo)環(huán)形器件。利用含時的金茲堡-朗道方程模擬,我們證明樣品內(nèi)外邊界對磁通進入樣品的動力學(xué)過程影響極大。通過外加直流電流和交變電流的輸運測量,我們在三種橋路中都發(fā)... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１：超導(dǎo)體零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)

⑻?（ｂ）??圖１．１：超導(dǎo)體零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)。（ａ）Ｈｇ的曲線，反映了超導(dǎo)體??的零電阻現(xiàn)象；（ｂ）在外加的磁感應(yīng)強度Ｂ的作用下，當(dāng)Ｔ＜ＴＣ時，超導(dǎo)體具有??完全的抗磁性，即邁斯納效應(yīng)。??實際應(yīng)用中超導(dǎo)材料的特性與三個臨界參數(shù)有關(guān)：即臨界溫度７；、臨界磁??感應(yīng)強度５。和臨界電流密度，／ｃ。它們共同構(gòu)成了超導(dǎo)材料的相圖，將超導(dǎo)態(tài)和??正常態(tài)區(qū)分開來。提高這三個臨界參數(shù)也就成為了超導(dǎo)研宄的主要課題之一。??自１９１１年超導(dǎo)電性被發(fā)現(xiàn)以來，因為在超導(dǎo)領(lǐng)域研究取得重大突破而獲得??諾貝爾物理學(xué)獎的科學(xué)家就有五組。他們分別是：發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象并開拓了低溫??物理學(xué)領(lǐng)域的昂尼斯（Ｈ．Ｋ．Ｏｎｎｅｓ，?１９１３）；創(chuàng)立超導(dǎo)微觀理論即ＢＣＳ理論的巴??２??

圖１．３：穿透深度與相干長度的物理圖像示意圖。（ａ）磁場在超導(dǎo)體表面按照指數(shù)??規(guī)律Ｂ（ｚ）?＝?Ｂ〇ｅ－Ｚ／Ａ衰減；（ｂ）超導(dǎo)態(tài)區(qū)域與正常態(tài)區(qū)域交界面（Ｎ－Ｓ）的情形。??按照指數(shù)規(guī)律衰減，例如在圖１．３（ａ）所示的超導(dǎo)體表面，在ｚ方向上磁感應(yīng)強??度Ｂ（ｚ）?＝?ＢＱｅ－ｚ／Ａ。式中的Ａ被定義為穿透深度。即當(dāng)ｚ等于穿透深度Ａ?xí)r，??磁感應(yīng)強度衰減為Ｂ（ｚ）?＝?ＢＱ／ｅ。穿透深度與材料的性質(zhì)有關(guān)，一般在幾十到??上百納米之間，通常遠小于樣品的幾何尺寸。??相干長度Ｊ怯美疵枋銎鸕嫉繾釉碩?嗷ス亓?目占涑嘰紜Ｔ詬貿(mào)嘰縋冢?崳?超導(dǎo)電子的運動相互關(guān)聯(lián)，結(jié)成電子對，且超導(dǎo)電子的濃度會發(fā)生顯著變化。??穿透深度和相干長度隨溫度的變化在外界溫度接近ｒｅ時一般都可以寫作：??入（Ｔ）?＝??＜?ｖ?７，ｃ０?（１．１）??ｒ）＝＾ｉ??４??


本文編號：3361160