铜氧化物高温超导体中Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶磁通动力学研究

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本论文主要通过“磁通变压器”安排,测量了Bi2Sr2CaCu2O8+δ和La1.93Sr0.07-CuO4+δ单晶中的输运性质,通过详细的研究,得到了一些非常有意义的结果。  第一章综述了高温超导体的发现和发展概况,指出了过低的临界电流密度成为制约铜氧高温超导体强电应用的主要障碍。而提高临界电流的前提是必须先了解和掌握磁通涡旋在高温超导体的运动规律。因此,我们把目光投向了对高温超导体磁通动力学的研究,给出了磁通动力学的基本概念和方程,介绍了磁通涡旋液态、磁通蠕动、集体钉扎理论和基本公式。  第二章介绍了普遍存在高温超导体中的一个重要现象——临界电流峰效应和它的产生机制。对于YBa2Cu3O7-δ和2H-NbSe2单晶,临界电流峰效应出现的机制基本时一致的,即临界电流曲线上峰的出现是由于在涡旋固态相中,涡旋格子由弹性流动到塑性流动的变化引起的。而在Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶中,临界电流峰效应出现的机制却是由于电流密度jab沿c轴分布存在非常的梯度djab/dz,涡旋在剪切力的作用下在不同Cu-0面之间出现相滑移,从而产生了临界电流峰效应,这和和前面两者有很大的差异。由此,我们可以看出在Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶中的磁通涡旋运动规律和其他的第二类高温超导体有着很明显的不同。  第三章主要通过测量Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶的输运性质,研究其超导转变机制。我们采用了新奇的“磁通变压器”和传统的“磁通变压器”的实验安排,测量在不同磁场下的Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶输运性质。我们第一次观察到,在新奇的磁通变压器安排下,在磁场H‖c当中,一个“平台”在超导转变过程出现。我们提出了电阻恢复机制模型。在磁场H‖c时,电阻的产生是由饼涡旋的独立运动引起的;在H⊥c下,电阻的产生是由Josephson涡旋运动引起。并根据此模型进行了相应的理论计算,理论拟合曲线和实验数据符合的非常好。  第四章我们主要通过在Bi2Sr2CaCu2O8+δ和La1.93Sr0.07-CuO4+δ单晶上的“磁通变压器”安排,测量了它们的输运性质,比较了它们之间不同的超导机制。对Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶,饼涡旋或者Josephson涡旋的运动导致了电阻的产生。而La1.93Sr0.07-CuO4+δ单晶是由强弱有序排列的超导层组成的,它的超导转变类似于常规第二类超导体。当磁场还不足以破坏其中的弱连接时,正常-超导转变过程已经完成了,Josephson涡旋的运动被归结到Hc2转变过程中。  第五章我们对R. Busch等人在Phys.Rev. B69,522 (1992)中提出各向异性电阻模型进行了简要的评论,指出了外加磁场平行于Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶C轴时,超导转变过程中出现的ab面内电阻ρab并不是样品固有的性质,而是由于饼涡旋的运动造成的。在固定温度和磁场下,不同Cu-0面内的电阻是大小不同的值。
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