二维Josephson结阵列的钉扎及Ratchet效应

摘要

本文通过数值模拟，利用电阻分流结动力学，研究了二维Josephson结阵列在不同钉扎点阵下的磁通分布情况。首先介绍了XY模型、XY模型中的动力学以及磁通钉扎的性质，以此为基础，我们构造了XY模型中的不同钉扎点阵。通过模拟二维Josephson结阵列在三角点阵钉扎下系统的磁通分布，我们明确了钉扎中心可以起到有效的钉扎效果，然后我们通过测量钉扎强度-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。详细的介绍了棘轮效应，包括棘轮效应产生的过程，产生条件，以及几种不同的棘轮效应等。我们还介绍了棘轮效应在超导体中的体现。我们研究了在二维Josephson结阵列中三角状的非对称钉扎势所产生的棘轮效应。我们发现，在该系统中加入不同方向直流电流，由于不同方向的电流驱动涡旋在不同钉扎梯度下运动，进而导致电流电压特征的单向导通性，类似于半导体二极管的整流效应。

目录

摘要

1 绪论

1．1 超导的发展历史

1．2 二维约瑟夫森结阵列

1．2．1 XY模型研究的历史与相变

1．3 RSJ动力学模型

2 磁通钉扎效应

2．1 磁通钉扎的起源

2．2 磁通钉扎力的性质

2．3 钉扎的分类

2．3．1 凝聚能钉扎

2．3．2 应力钉扎

2．3．3 表面钉扎

2．4 钉扎力的密度函数

2．5 六角点阵钉扎下涡旋的运动

2．5．1 边界条件的选择

2．5．2 模型介绍

2．5．3 模拟结果与分析

2．5．4 总结

3 超导中的Ratchet效应

3．1 棘轮效应(分子马达)的历史

3．2 棘轮效应产生的条件

3．3 几种棘轮模型

3．3．1．经典的耗散棘轮

3．3．2 啥密顿的棘轮

3．4 三角形钉扎区域下的棘轮(Ratchet)效应

3．4．1 模型的选择

3．4．2 模拟结果与分析

3．4．3 结论

4 总结

参考文献

致谢

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