超导物理基础3剖析.ppt

■ ? Larkin-Ovchinnikov的集体钉扎理论 ■ ? Anderson-Kim的磁通蠕动模型 ■ ? 涡旋玻璃模型 ■ ? 玻色玻璃模型 ■ ? 高温超导体的磁通相图 1) 由于理想的第二类超导体中不存在缺陷，涡旋线可以自由运动 2) 而在非理想第二类超导体中，由于存在由缺陷引起的钉扎效 应，涡旋线的运动取决于驱动力（洛仑兹力、涨落等）和阻力 （钉扎力、粘滞力等）的竞争。 1、高的转变温度； 2、高的?值； 3、小的相干长度? 4、强烈的各向异性等 2、高温超导体的主要特点 上述特点使其涡旋相图更加丰富。 1、理想、非理想第二类超导体涡旋线运动的区别 是典型的第二类超导体 0、绪论 一、Larkin-Ovchinnikov的集体钉扎理论 1979年，Larkin-Ovchinnikov建立了集体钉扎理论来描述涡旋系统的行为。 c) 磁通线的平衡位形应由上述两种能量和的最小值确定。 1、基本观点 a) 无规分布的钉扎中心对磁通格子的钉扎作用使磁通格子发生形变。 b) 这种形变在降低系统钉扎势能的同时也使其弹性能增加， 即在关联体积内涡旋格子不发生形变， 2、Larkin-Ovchinnikov关联体积 Larkin-Ovchinnikov用关联体积来描述涡旋格子的形变， 而在关联体积之间则存在由于钉扎所导致的剪切和倾斜形变。 利用弹性形变理论，Larkin-Ovchinnikov得到： 关联体积 关联体积沿磁场方向尺寸 关联体积的横向尺寸 n为单位体积内的钉扎中心数目， C66和C44分别是磁通格子的切变和倾斜弹性模量， f为钉扎中心对磁通格子的作用力， ?为相干长度。 在D=3和D=2的实际系统中长程序被破坏。 3、 Larkin-Ovchinnikov理论的缺陷 a) 由于该理论是建立在线性弹性理论的基础上， 在转变温度处有效切变模量C66?0时，它将不再成立。 b) Larkin-Ovchinnikov的集体钉扎模型认为 只有当维度D4时涡旋格子才是长程有序； 二、Anderson-Kim的磁通蠕动模型 1、基本观点 c) 磁通线在热涨落和洛仑兹力影响 下可以从一个钉扎中心跃迁到附 近的另一个钉扎中心，这个过程 被称为磁通蠕动。 a) 超导体内的均匀分布的钉扎中心 可看作一系列高度为U0(j,B,T)、 相距为x的周期性排列的势阱， b) 电流所产生的Lorentz力（fL = J?B）使钉扎势垒沿Lorentz 力f方向下降，形成沿电流倾斜 的搓板（washboard）势 2、Anderson-Kim模型的热激活磁通运动 磁通束沿Lorentz力方向的跳跃几率为： 磁通束沿与Lorentz力相反方向的跳跃几率： 沿Lorentz力方向有一个磁通束的净跳跃几率： 这种跳跃使磁通束沿洛仑兹力方向存在平均漂流速度： v = ?net l L 为磁通束发生跳跃的平均距离。 由于热激活磁通束运动产生的电场： 按照电流密度J的大小将E-J曲线分成三个不同的区域 a. 热助磁通流动（TAFF）区 当JJc0，且ULkBT时， a. 热助磁通流动（TAFF）区 热激活磁通流阻： 在小电流极限下，Anderson-Kim模型得到E-J曲线呈线性关系，表现出欧姆损耗行为，这一区域被称为热助磁通流动（TAFF）区。 b. 磁通蠕动（FC）区 当J趋近JC0（J ? Jc0）时，超导体处于临界态，沿Lorentz力反方向的磁通束跳跃可以忽略。 感生电场可写成： 在磁通蠕动区，Anderson-Kim模型认为感生电场和电流成指数 关系，在lnE-lnJ曲线上对应一条直线。 c. 磁通流动区 当J Jc0 时，涡旋线在Lorentz力和粘滞阻力的作用作用下产生流动 假定涡旋线所受的粘滞阻力系数为?，涡旋线的运动速度为vL， 涡旋线做匀速运动时满足： 磁通流动产生的电场为： 相应的磁通流阻为： 在大电流区域，Anderson-Kim模型认为E-J曲线成线性（线性电阻） Anderson-Kim模型的热激活磁通运动 Anderson-Kim模型可以解释许多实验结果，但是它也存在一些缺陷 3、Anderson-Kim模型的缺陷 b) 由于U（J,B,T）在J?0时仍为有限值，所以源于热激活的磁通 蠕动电阻率?? e-U/T在任何温度下都非零，甚至在零电流极限 下也是如此，这与实际的高温超导体的E-J曲线不符。 a) 该模型假定每一磁通线（或线束）都可看作单一的、近独立的、 零维“粒子”在能