《三維介觀超導渦旋物質的靜態性質和動力學行為研究》是依託上海大學，由査國橋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維介觀超導渦旋物質的靜態性質和動力學行為研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：査國橋
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近期納米製造技術的發展使人們能夠在實驗上研製三維的介觀超導體，進而使得相應的理論研究成為必要。對於三維介觀樣品（如球），邊界處相對於套用磁場的傾斜角會起到重要作用，導致磁通渦旋態性質與基於London近似的二維情形完全不同。本項目基於前期的研究成果，通過完全三維的數值處理非線性Ginzburg-Landau(GL)及含時GL理論，系統深入地研究不同尺寸大小、幾何形狀以及材料性質的三維介觀超導樣品中渦旋物質的靜態性質和動力學行為，考慮樣品所處外部媒質、套用磁場方向以及（反）釘扎中心幾何參數等條件的影響，揭示其基本規律，增加對超導物理基礎的理解；澄清磁通渦旋態反常實驗現象，解決實驗觀測結果與理論上的分歧；同時預知新結果，進一步指導實驗，為新型量子電子器件的研究與開發提供參考和基礎理論儲備。
結題摘要
本項目系統深入研究了不同尺寸大小、幾何形狀以及材料性質的二維及三維介觀超導樣品中渦旋物質的靜態性質和動力學行為，考慮樣品所處外部媒質、套用磁通、以及雜質及缺陷等條件的影響，發現大量新奇結果，包括：（1）在介觀對稱和非對稱超導正方環中，材料性質、幾何形狀的變化以及雜質和邊界缺陷等效應的影響，超導能量以及超導電流隨磁通的變化周期會出現加倍。我們觀察到大量周期為hc/e的磁通演化模式以及超導態-電阻/正常態等奇特量子相變；（2）首次探討了三維介觀高溫超導-正常金屬異質結中的鄰近效應，指出這種鄰近結構能夠很好的區分高溫超導贗能隙起源的兩種假設；（3）系統分析了介觀超導圓環中渦旋態隨套用磁通的演化情形，發現了對應不同載流方向的完全順磁和抗磁態以及新奇的間歇性超導/正常量子相變；（4）系統研究了磁性雜質效應對高溫超導自旋和電荷結構的影響，發現了新奇的一維條紋相和二維棋盤相結構以及二者之間的相互轉變。基於此研究，探討了三維介觀Josephson系統中的量子輸運現象，主要考慮系統尺寸以及不同中間層材料性質（如鐵磁、摻入磁性或非磁性雜質等）的影響，發現了新奇的0-pi態相互轉變，並進一步分析了兩超導邊層間的相位差對中間層的反作用效應。我們的研究結果有助於揭示介觀超導渦旋物質的基本規律，增加對超導物理基礎的理解；澄清磁通渦旋態反常實驗現象，解決實驗觀測結果與理論上的分歧；同時預知新結果，進一步指導實驗，為新型量子電子器件的研究與開發提供參考和基礎理論儲備。
