Ch8 非理想第二类超导体.ppt

“非理想”的主要特征：磁化曲线是不可逆的；混合 态的磁通格子分布是非均匀的。这种非均匀磁通格子受 到来自晶格缺陷的“钉扎”作用。非理想第二类超导体也 称硬超导体。 它有很高的无阻传输电流的能力，存在体临界电流 密度，临界电流不遵守西耳斯比定则： 是一个独立的临界参量。 注：由于Hc2很大，所以 一般 体临界电流 * 第八章 非理想第二类超导体 一、无阻载流特性曲线与不可逆磁化曲线 1、无阻载流特性曲线Ic－H Jc实际上决定于磁通钉扎，而不是Hc. * 非理想II类超导体的磁化曲线 对于非理想的二类超导体， 、 、 是独立的临界参 量，由Jc－H、Jc－T曲线可做出非理想的二类超导体 3维 T-H-J相图。 * 若 ，则 这时，这时磁通强度与位置有关。设 方向，仅 是x的函数，则对于四方磁通格子，有 2、不可逆磁化曲线的由来与磁通格子非均匀分布 实验上已经发现，晶体缺陷的存在，对于磁化曲线的 不可逆性起了重要作用。同时用Bitter法可观察到非理想第 二类超导体混合态磁通格子的非均匀分布。 也是x的函数 * 假设： 在 处，磁通线左侧和右侧的间距不相等，左侧大于 右侧的。这时 处磁通线受到左、右两侧的排斥力的合力 不为0，受到了从右到左的合力，则磁通线发生运动，最后 达到均匀分布。 排斥力： 但是在非理想的二类超导体中，晶体缺陷形成的“钉 扎中心”对磁通线产生的“钉扎力”与排斥力合力达到平衡，故存在静止的非均匀分布的磁通格子。 由于这种钉扎力的存在，即使外磁场下降为零时， 仍然有磁通线被钉扎在体内，从而形成剩磁Br。 * 二、磁通钉扎简介 先用London磁通线模型讨论晶体缺陷与孤立磁通线 的相互作用；再从G-L理论，讨论磁通钉扎问题。 元钉扎力； 单位体积磁通格子受钉扎力的求和问题。 1、晶体缺陷与磁通线芯子及芯子外区域的相互作用。 用London磁通线模型，从Meissner态中出现一根磁通 线，即芯子体积V由Meissner态转化成正常态，附加的能量 为： * 如果在芯子位置存在一个很小的正常异相粒子，体积为νn 若芯粒子中存在上述粒子，则需要提供的能量将相应减少： （现在只增加了 的能量） U0即为磁通芯子与正常异项粒子的相互作用能，对磁通线 形成的最大钉扎力近似为： * 如果正常异相粒子很大，即 ，则类似地有： 最大钉扎力： * 上面讨论的正常异相粒子对孤立磁通线能够产生钉扎 力，这种钉扎称为“元钉扎”。 钉扎力与 ? 有关，也与 有关，故与温度T有关。 上面分析适用于低磁通密度情形。 晶体缺陷与磁通线芯子之外的区域（ξ到λ范围） 的相互作用能为：（正常异相粒子的涡旋电流消失，动 能减小） 最大钉扎力近似为： * 2、在G-L理论基础上对钉扎力的讨论 有： * 正常异相粒子：相当于 由 变到0， 晶体缺陷的体积v，由 ， 所引起的能量变化为 ： * 具体计算从略 上式定义为钉扎能，体积为v的缺陷造成的能量变化。 其中： * 设 时，（p205，图7－16）， 有最大斜率 （ 为磁通格子常数）。最大钉扎力近似为： 上式只适用于 的情况，对于大的异相粒子（缺陷）， 则要考虑GL理论中的边界条件。 对于三方格子， 代入得到： 注意；GL理论得到的钉扎力与外磁场有关！ * 3、单位体积中磁通格子受钉扎力的求和问题 刚性磁通格子： 柔性磁通格子，在外力作用下产生变形： 与驱动力FD方向相反 * 三、混合态的临界状态 驱动力FD和钉扎力Fp时时处处相等定义为非均匀磁通 分布的临界状态。 1、体感应电流密度 理想二类超导体： ，均匀的 非理想二类超导体： 体感应电流密度为宏观量： * 单位长度磁通线受到的驱动力： （ 定向电流密度） 2、驱动力的性质与表达形式 令单位体积中有n根同向平行的磁通线，则单位体积中 磁通格子所受到的驱动力 为： 形式上与Lorentz力相同，但驱动力是作用在整个磁通格子上的力。 从热力学角度分析，上述驱动力事实上是非均匀磁通格 子分布所形成的磁压力。（略去具体计算） ：外加传输电流。利用 ，则： 一维情况： * 3、毕恩模型 （Be