高Tc超导体YBCO磁弛豫及低温液体HeⅡ特性研究

摘要

在物理研究中，高温超导体中的磁弛豫与温度、磁场等参数间的关系致使许多新概念的提出，如集体蠕动、量子隧穿等，对其进行研究显得非常重要。同时，从技术应用的角度来看，高温超导体中的磁弛豫改变了高温超导体的Ⅴ-Ⅰ特性，决定了持续电流密度对温度的依赖关系，对技术应用可产生重大影响。可见，不管在物理研究还是技术应用方面对高温超导体中的磁弛豫现象进行研究均具有重要意义。由于高Tc超导体YBCO和其它高T氧化物超导体一样都是层状钙钛矿结构、且具有大于 90K 的超导转变温度，在所有的高T<,c>超导体中最具有代表性，因此本文以它为对象对高Tc超导体的磁弛豫现象进行了研究。 本文在磁弛豫特性研究过程中，对YBCO在0～20K和20～80K两个温区内的磁弛豫性质分别进行了研究。对0～20K温区内的YBCO磁弛豫进行研究时，在前人所提出量子隧穿概念基础上，通过建立量子隧穿模型和量子计算导出了YBCO在量子隧穿情况下磁弛豫率与温度之间的S-T关系式。随后，用所导出的关系式与AK模型热激活理论下的S-T关系式结合对过去的实验结果进行拟合，结果发现，若考虑热激活与量子隧穿两者的共同作用，在0～20K整个温区内的拟合结果和实验结果符合得很好，从而证明在这一温区内磁通线的热激活运动和量子隧穿运动混合并存。在对20-80K温区内的YBCO磁弛豫特性进行研究时，导出了涡旋玻璃态以及反向热激活跳跃下的S-T关系式，根据这些关系式分别拟合得到了在这一温区内的S-T图像。最后，结合这些图像对这一温区内的磁弛豫现象进行了解释。 进一步加深对液体HeII性质的有关规律的认识，可更好的为低温技术以及其它技术(如超导等技术)的进一步发展提供服务，因此本文还对低温液体 HeII 的特性进行了研究。 本文对低温液体HeII进行的研究，主要针对低温液体HeII的自由能、熵、比热与温度的关系进行了深入研究。通过对液体HeII的色散关系进行的拟合，得到了0～1.6K温区内色散关系的统一解析表达式，并进而导出了自由能、熵、比热与温度的关系。在此基础上，进一步对所导出的液体HeII的比热表达式进行计算并进行拟合，发现所导出的比热表达式和实验结果相比存在较小的误差。最后，对这一微小误差产生的原因进行了分析和解释。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1超导与低温研究发展概述

1.1.1超导研究发展概述

1.1.2低温研究发展概述

1.2本文研究的主要目的和研究内容

1.2.1本文研究的主要目的

1.2.2本文研究的内容

1.3本文研究的意义

2高TC超导体YBCO磁弛豫特性研究

2.1引言

2.2与磁弛豫相关的几个基本概念

2.2.1超导体中的磁通涡旋线

2.2.2涡旋点阵

2.2.3有缺陷的超导体：不可逆磁性质

2.2.4临界态模型

2.3 0→20K温度范围内YBCO的磁弛豫特性研究

2.3.1引言

2.3.2AK模型下的S-T关系

2.3.3极低温下磁通量子隧道效应模型的S-T关系

2.3.4分析与讨论

2.3.5结论

2.4 20→80K温度范围内YBCO的磁弛豫特性研究

2.4.1涡旋玻璃态模型及其模型下的S-T关系

2.4.2考虑热激活反跳的AK模型及其模型下的S-T关系

2.4.3 20-80K范围内理论结果与实验的比较

2.4.4分析与讨论

3低温液体HEⅡ特性研究

3.1概述

3.2液体HEⅡ色散关系的计算机拟合研究

3.2.1色散关系的计算机拟合

3.2.2液体HeⅡ自由能和熵随温度变化关系的研究

3.2.3结果和讨论

3.3液体HEⅡ比热特性的研究

3.3.1液体HeⅡ比热的理论计算

3.3.2液体HeⅡ比热的拟合

3.3.3分析与讨论

3.4本章小结

4总结与展望

4.1全文总结

4.2后续研究工作的展望

致 谢

参考文献

附 录