柱狀缺陷下超導渦旋的動力學研究

《柱狀缺陷下超導渦旋的動力學研究》是依託浙江師範大學，由陳慶虎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：柱狀缺陷下超導渦旋的動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳慶虎
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

擬以電流驅動的具有柱狀缺陷的三維各向異性XY模型和分子動力學模擬等方法，研究在具有柱狀缺陷的二類超導體中渦旋系統的動力學特性。研究的主要內容為發展有效的算值方法，模擬系統隨柱狀釘扎的強度和密度、磁場（方向）和溫度而變化的電流－電壓特徵，計算波色玻璃相的兩個方向的靜態臨界指數和動態臨界指數，得出各種運動的渦旋相如運動的 Bose 玻璃相、運動的多孔的蝸旋固體相和運動的 Bragg-Bose玻璃相的本質及兩步動力學融化的機制，計算磁通脫釘指數，並得出磁通蠕動率，唯象地給出運動渦旋物質與柱狀缺陷，熱漲落等相互作用的描述，提出可能提高臨界電流和不可逆線的方法，並與已有的實驗結果相比較或重新解釋實驗。本項目的研究內容既是當前凝聚態物理和統計物理的重要基礎問題，又和超導體的強電套用緊密相關，因而具有重要的基礎研究意義。

結題摘要

以電流驅動的帶有著柱狀釘扎的三維各向異性XY模型，模擬了在柱狀缺陷密度較低和強度較小的二類超導體中渦旋物質非平衡態性質，利用電阻分流結動力學，發展出行之有效的並行化算法，系統地探索較大尺寸高溫超導系統隨外加電流、溫度，磁場，無序強度而變化的IV特徵。在低溫和關聯無序密度低時，系統為具有六角相的運動有序相，即為運動的Bragg玻璃相；當溫度升高時，運動的近晶相出現。運動的Bragg玻璃相到運動的近晶相是一級融化相變。升高關狀缺陷密度，運動的Bragg玻璃相被破壞，運動的Bose玻璃相在低溫時出現。在運動的Bose玻璃相，儘管六角的Bragg峰不存在，沿c軸方向的超導相干性依然存在。隨溫度升高，它可以融化為運動近晶相。我們還發現這個融化與柱狀缺陷的強度密切相關。在兩種情況下，渦旋位錯密度在融化點突變，表示位錯擴散主導了動力學融化。在運動的Bose玻璃相中的位錯密度高於運動的Bragg玻璃相中的位錯密度。因為在運動的Bose玻璃相中，柱狀缺陷隨在渦旋運動方向的釘扎更有效。因為有更多的位錯，在運動的Bose玻璃相中， 即使超導相干保留有限, 空間有序性也是不存在的。 柱狀缺陷可以用二維的無序來模擬， 因為在第三個尺度的各點的釘扎勢都是相同的。 我們利用電阻分流結動力學，研究了具有不對稱的單個的和雙模式的周期性釘扎勢的二維Joseohson結陣列。在一定的溫度， 電流和磁場範圍， 發現了顯著的棘輪效應。通過研究分析渦旋的分布和相互作用， 我們解釋了渦旋棘輪效應的微觀行為。我們發現棘輪效應在一定的條件下可以反號及具有整流效應， 這可能是實現新型計算機帶來可能。我們發現很多在超導薄膜上的不對稱釘扎帶來的棘輪效應可以在Joseohson結陣列中實現，而在後者的框架下很方便第調控不對稱的釘扎勢， 因而具有有潛在套用意義。