超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)和SQUID中的宏觀量子效應(yīng).pdf

1、本論文主要研究了超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)和超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)中的宏觀量子效應(yīng)。論文首先回顧了超導(dǎo)體及其理論發(fā)展的歷史，介紹了約瑟夫森結(jié)和高溫超導(dǎo)量子干涉儀的相關(guān)性質(zhì)。 然后，我們引入了π結(jié)和π環(huán)的概念。并給出了多結(jié)π環(huán)的自由能表達(dá)式，從而得到了多結(jié)π環(huán)中自發(fā)磁化的普遍描述，討論了在基態(tài)中π環(huán)的自發(fā)磁化磁通與屏蔽參數(shù)β的關(guān)系。 在此基礎(chǔ)上，我們分析了無(wú)限大一維π環(huán)陣列的模型在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)的情況。結(jié)果表明，在這種π環(huán)陣列中

2、，完全反平行的磁化磁通結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著基態(tài)。接下來(lái)，論文進(jìn)一步解析地研究了二維超導(dǎo)π環(huán)陣列的自發(fā)磁化。結(jié)果表明，雖然方形和三角形環(huán)陣有許多可能的自發(fā)磁化磁通排列，但完全反平行磁通結(jié)構(gòu)的自由能是最低的，也是最可能產(chǎn)生的。在六邊形陣列(三角磁通陣)中，盡管原則上相鄰環(huán)的自發(fā)磁化磁通為反平行時(shí)自由能較低，但陣列中無(wú)法形成完全反平行的磁通結(jié)構(gòu)。為此我們通過(guò)對(duì)無(wú)限大二維六邊形π環(huán)陣列的分析，計(jì)算了單個(gè)環(huán)的自由能Un，并發(fā)現(xiàn)環(huán)的狀態(tài)可以由環(huán)中零電流(“安

3、靜的”)結(jié)的數(shù)目n來(lái)分類?？梢越馕龅刈C明，自由能存在階梯關(guān)系U0＜U1＜U2＜U3＜U4＜U5≤U6，這表明一個(gè)態(tài)中“安靜的”結(jié)數(shù)越少，這個(gè)態(tài)的自由能就越低。 此外，通過(guò)求解一維連續(xù)超導(dǎo)角結(jié)陣列的位相方程，分析了角結(jié)陣列在自發(fā)磁化狀態(tài)下的電流密度和局域磁場(chǎng)。這些解可以用橢圓函數(shù)表達(dá)。我們對(duì)之進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并給出了陣列中每個(gè)角結(jié)的磁化磁通與界面長(zhǎng)度的函數(shù)關(guān)系。 上面這些關(guān)于大規(guī)模一維角結(jié)、一維π環(huán)陣列及二維π環(huán)陣列的結(jié)果