超导体中临界电流密度及磁通钉扎模型的计算

分析了Bi系高温超导体电流密度的实验数据，采用低温场临界态模型对实验数据进行了计算机模拟，给出了模型实验结果。通过Bi（2233）相厚模电流密度实验数据进行计算机模拟，发现在Tc附近Jc（T）的关系符合T·R·Fin－layson等人提出的低温场临界态模型[3]。由临界电流密度可以计算钉扎力，其结果与Y·Horie等人[4]的结果相近。这说明样品中晶粒边界钉扎是弱钉扎型的。     

HgBa2Ca2Cu3Oy超导体的磁通钉扎和蠕动

对ＨｇＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ超导体在给定直流（ｄｃ）场Ｈｄ下，随温度Ｔ，交流（ａｃ）振幅ｈ和频率ｆ而变化的复交流磁化率（ａｃｓ）进行了系统的实验研究，获得了温度Ｔ和电流Ｊ有关的非线性钉扎能，以及在１０＾－５－－－１０＾－２ｓ时间窗口内的早期电流密度驰豫结果。     

钉扎在高温超导体反常霍尔效应中的作用

研究了钉扎在高温超导体反常霍尔效应中的作用。将从Ginzburg-Landau(GL) 理论出发推导出的扩展幂律方程应用到高温超导体霍尔效应中, 并详细考虑钉扎效应, 得到了霍尔电阻在低温低场端分别关于温度和磁场的两个标度律, 不同高温超导体的实验数据可以很好地标度在一起。同时, 基于含时GL理论的结果并考虑钉扎效应,给出了一组描述存在一次或多次霍尔反号的高温超导体的霍尔电导方程。     

高能重离子辐照对氧化物高温超导体的临界电流密度？…

运用层状高温超导体的临界电流密度理论模型,对１８０ＭｅＶ的Ｃｕ＾１１＋辐照高温超导体Ｙ－１２３和Ｂｉ－２２１２的临界电流密度的影响做了分析,并对试验结果进行了拟合。拟合结果与试验结果符合得较好,这表明辐照产生的柱状缺陷作为主要的钉扎中心,具有较高的钉扎能,且柱状缺陷在直径上与磁通涡旋有相近的尺寸。     

半导体量子阱中电子朗道能级的共振分裂和钉扎行为

本文采用改进的Ｗｉｇｎｅｒ－Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ微扰理论，研究了束缚于半导体量子阱中电子共振谱的分裂．考虑到晶格振动的各种光学极化模，解释了电子共振谱在横光学声子频率附近的这种“奇异”的分裂和钉扎行为．计算了跃迁频率对磁场强度的依赖性．理论结果和他人的实验数据进行了比较．最后指出，这种共振分裂和钉扎行为是量子阱中电子和界面声子相互作用的结果．     

Oxide／GaAs的费米能级钉扎效应

用表面光伏方法研究了N-GaAs(100)在21～320K温度范围内的表面势V_、表面费米能级R_的温度性质和费米能级钉扎效应,得到Oxide/N-GaAs(100)系统的费米能级钉扎位置为E.+0.75eV,并通过与已有工作的比较指出GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的费米能级钉扎位置应与晶面取向无直接联系。     

相场方法模拟硬质颗粒对两相晶粒长大的影响

将多序参量的两相相场模型推广到含硬质颗粒的三相体系,建立包含第三相硬质颗粒的两相晶粒长大的热力学模型,运用扩散界面场变量动力学方程组模拟含第三相硬质颗粒的两相晶粒长大过程,研究两相晶粒长大的钉扎特点和晶粒长大的生长指数。结果显示,弥散分布的硬质第三相颗粒对基体组织的晶界具有钉扎作用,当第三相颗粒体积分数较大时,晶粒半径很快趋于稳定值。该模型能够反映第三相粒子对两相晶粒长大过程的影响,与现有的相关理论吻合。     

Y-211与Y2O3掺杂的熔融织构YBCO的超导钉扎效应及微结构研究

采用顶部籽晶熔融织构法,结合Y_2O_3和Y-211掺杂制备了高质量的准单畴YBCO块材.Jc测量结果表明,对于Y_2O_3掺杂的YBCO块材,其临界电流密度Jc在10K温度和0.6T磁场下达到1.60×10~6A/cm~2,用合作钉扎理论可推得,其在70K温度和2T磁场下为1.24×10~4/cm~2。扫描电镜观察结果表明,掺杂Y_2O_3所形成的Y-211粒子是柱状的,而掺杂Y-211在母体材料中是球形的,其尺寸接近纳米粒子。掺杂Y_20_3比Y-211更能增强磁通钉扎效应并有效地改善样品的生长状况。Y-211粒子与超导母体材料之间的界面对磁通钉扎起主要作用,Y-211粒子作为强钉扎中心属于界面钉扎。     

二维Josephson结阵列的钉扎及棘轮效应

利用电阻分流结动力学数值模拟了二维Josephson结阵列在六角点阵钉扎下系统的磁通分布,通过测量钉扎强度-电压关系,得到该超导系统的电阻随着钉扎强度增加而减小的规律.同时进一步研究了三角状的非对称钉扎势所产生的棘轮效应.     

Bi2Sr2Ca1—xPrxCu2Oy单晶的穿透深度和钉扎行为

系统研究了Ｐｒ掺杂对Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ１－ｘＰｒｘＣｕ２Ｏｒ单晶的穿透深度和钉扎行为的影响。发现Ｐｒ散射使低温下穿透深度的温度依赖关系从线性行为转变为平方为,有力地支持了超导序参量的ｄ波对称性;Ｐｒ掺杂使ＣｕＯ层间耦合减弱,不可逆场向低场方向移动,不可逆线起源于涡旋线的脱钉。     

NiO钉扎的自旋阀的结构和磁性

利用反应溅射的方法制备了ＮｉＯ薄膜,并研究了ＮｉＯ对ＮｉＦｅ薄膜的钉扎作用结果表明钉扎场与反应溅射的Ａｒ／Ｏ２比例,总的溅射气压、基底的粗糙度等有很大关系,利用光电子能谱（ＸＰＳ）分析了ＮｉＯ２中的Ｎｉ２Ｏ离子的价态,并制备了ＮｉＯ钉扎的自旋阀Ｔａ／ＮｉＯ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｔａ,其磁电阻（ＭＲ）可达到２．２％,忆场为１０．４８ｋＡ／ｍ。     

铁基超导体的单晶生长及磁通动力学研究进展

铁基超导体具有上临界场高、临界电流密度大且各向异性小等优点,在超导强场磁体、可控核聚变、粒子加速器等国计民生领域具有重要的应用前景.对铁基超导体磁通动力学的研究,一方面可以进一步加深对磁通物理学的认知,同时也可为设计制造性能优异的铁基超导材料提供技术支持.本文首先简要介绍了典型铁基超导单晶材料的合成技术,包括熔融法、助熔剂法、化学气相输运法、热液法等;然后分别从铁基超导体的磁通及磁通晶格结构、磁通钉扎及磁通动力学等方面简要总结了相关研究进展.     

Mn12Ni2MoTi（Al）钢中Laves析出相的演变规律

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和拉伸实验,对冷轧变形量为65%和80%的Mn12Ni2MoTi(Al)钢经745℃不同时间退火后的微观组织和力学性能进行表征,研究了Laves相的形核析出和粗化动力学特征,评估了Laves相的演变对晶粒细化的影响.结果表明:细小的六角结构(Fe,Mn)2(Mo,Ti)型Laves相在退火5min时已经大量析出;随退火时间的延长,Laves相颗粒不断长大,其体积分数在1 h内快速升高然后缓慢增加,8 h左右达到最大值,之后保持不变.Laves相优先在晶界析出,并钉扎晶界.Laves相对晶界的钉扎力随退火时间的延长先增加后降低,在退火4 h时达到最大值.另外,Laves相随着冷轧预变形量增加,其粗化速率增加,在相同退火条件下其对晶界钉扎力减小.尽管退火时间的延长或者预变形增大使得Laves相钉扎力减小,但依然能有效地钉扎晶界,阻碍晶粒粗化,这极大地提高了实验钢的热稳定性.对65%冷轧变形材料而言,8 h退火后使再结晶晶粒仍保持在亚微米级别.这种具有亚微米级晶粒的Mn12Ni2MoTi(Al)双相钢同时具有高屈服强度和良好延伸率,其强度和塑性均远高于同材质淬火马氏体钢.     

磁通蠕动对高温氧化物超导体临界电流密度的影响

研究了Y氧化物超导体的M（t）、Jc（T）和Ueff（M）关系.结果表明，Eu的部分替代引入了新的、更大钉扎势的钉扎中心，从而对临界电流密度有明显影响．     

高温超导体Dy_(1-x)Pr_xB_(a2)Cu_3O_(7-δ)的磁弛豫研究

本文通过磁驰豫实验研究发现，Pr的掺杂对提高高温超导体的磁通钉扎能力有明显的作用．     

超导体中各向异性的研究

高温超导体的各向异性体现在各个方面。晶体学上,由于具有层状结构、夹层结构、熔织结构等,呈现出各向异性。以不同方向间的有效质量比表征的各向异性因子Γ(=m_1/m_2),在不同体系间有数量级上的不同(Y系(?)20;Bi系(?)3×10~3;Ti系(?)10~4)。因此,即使在相同温度和磁场下,有的材料可以看成为各向异性的三维体系,有的已减缩为准二维体系。尤其在宏观正常态时的磁、电性质各异。文中用双体结构的物理模型对超导体的各向异性进行了研究,指出ω、1—ω分布的不同;不同的钉扎是造成高To超导体各向异性特征的主要原因。     

缺陷钉扎导致的铁电陶瓷介电弛豫

把电荷密度波理论引入到铁电陶瓷的介电温谱研究中。指出陶瓷中缺陷的钉扎效应导致介电响应的弛豫。高温时,集体钉扎主导陶瓷的极化行为;低温时,局域亚稳态的弛豫对极化起决定作用。两者的竞争导致介电峰值的出现。理论计算与试验结果定性吻合。     

高温超导临界电流密度J_c测量中的自场效应

讨论了高温超导临界态模型（Ｂｅａｎ模型）中的自场效应．通过计算和分析，得到了临界电流密度的测量值Ｊｃｅｘｐ（Ｂａ）．发现Ｊｃｅｘｐ（Ｂａ）与其真实值Ｊｃ（Ｂａ）之间在低外场时存在着较大的差异，从而解释了实验中发现的利用临界态模型测量高温超导体临界电流密度的值比直接测量值要小的现象．并提出了一种对实验测量值Ｊｃｅｘｐ（Ｂａ）进行修正的方法．     

矩形高温超导厚板在指数模型下的应力分布

基于指数模型,研究了长矩形高温超导体厚板内磁通钉扎导致的应力分布,并与其他临界态模型做了对比.假定超导板为完全弹性体,利用平面应变方法和麦克斯韦方程,推导出电磁力作用下超导体内的应力分布表达式,根据ZFC和FC两个磁化过程中降场阶段的磁通密度分布,得出了应力分布情况在不同临界态模型下的差异和P值对应力分布的影响.结果表明:指数模型在ZFC过程中BaB~*阶段应力随递增的外磁场先增大后减小,与其他两个模型都有所不同.P值较小时(P=0.1)各模型相似度较高,但随着P值增大,指数模型中P=1.5时的情况与Kim模型中P=10的情况相似,P值的改变将影响应力分布.     

二相粒子钉扎晶界的行为研究

基于系统能量最小原理,研究了晶界与二相粒子之间的相互作用,推导了动态条件下的晶界方程,并从功能转换的角度求解出了钉扎力的数学公式,进而建立了更为符合实际的动态的二相粒子与晶界相互作用的物理模型.结果表明,当晶界通过二相粒子的中心平面时,单一二相粒子对单一晶界施以最大的作用力2πrγ;析出物的尺寸控制在60 nm为宜.模拟结果预测了晶粒停止长大所需要的临界二相粒子个数.模型结果与已有的实验结果吻合得非常好.