超導約瑟夫森結和SQUID中的宏觀量子效應.pdf

1、本論文主要研究了超導約瑟夫森結和超導量子干涉器件(SQUID)中的宏觀量子效應。論文首先回顧了超導體及其理論發(fā)展的歷史，介紹了約瑟夫森結和高溫超導量子干涉儀的相關性質。 然后，我們引入了π結和π環(huán)的概念。并給出了多結π環(huán)的自由能表達式，從而得到了多結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β的關系。 在此基礎上，我們分析了無限大一維π環(huán)陣列的模型在沒有外磁場時的情況。結果表明，在這種π環(huán)陣列中

2、，完全反平行的磁化磁通結構對應著基態(tài)。接下來，論文進一步解析地研究了二維超導π環(huán)陣列的自發(fā)磁化。結果表明，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構的自由能是最低的，也是最可能產生的。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自由能較低，但陣列中無法形成完全反平行的磁通結構。為此我們通過對無限大二維六邊形π環(huán)陣列的分析，計算了單個環(huán)的自由能Un，并發(fā)現環(huán)的狀態(tài)可以由環(huán)中零電流(“安

3、靜的”)結的數目n來分類?？梢越馕龅刈C明，自由能存在階梯關系U0＜U1＜U2＜U3＜U4＜U5≤U6，這表明一個態(tài)中“安靜的”結數越少，這個態(tài)的自由能就越低。 此外，通過求解一維連續(xù)超導角結陣列的位相方程，分析了角結陣列在自發(fā)磁化狀態(tài)下的電流密度和局域磁場。這些解可以用橢圓函數表達。我們對之進行了數值計算，并給出了陣列中每個角結的磁化磁通與界面長度的函數關系。 上面這些關于大規(guī)模一維角結、一維π環(huán)陣列及二維π環(huán)陣列的結果