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磁性超导的特性与磁性超导结中的约瑟夫森电流

作　者: 尹在峰
导　师: 董正超
学　校: 延边大学
专　业: 光学
关键词: 塞曼效应磁性s波超导体磁性d波超导体约瑟夫森电流
分类号: O511
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近来，实验上发现的一些新型磁性超导材料，如UGe₂，ZrZn₂，URhGe和CeCoIn₅等，使有关铁磁性与超导性共存的研究备受人们关注。由于这些材料蕴含着丰富的物理内容，具有广阔的潜在应用前景，而成为目前凝聚态物理研究中的非常活跃的研究课题之一。本文通过研究s波超导与d波超导的塞曼效应，讨论了铁磁性与超导性共存的条件；此外，还研究了铁磁性超导隧道结中的约瑟夫森效应。其主要工作与结果如下：简要地介绍论文中所涉及的物理概念。包括超导结中Andreev反射，正常金属／超导结中的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论，超导结中的约瑟夫森电流，以及高T_c氧化物超导体的配对势等。通过在s波与d波超导体中外加磁场，应用平均场近似，研究了超导能隙与磁交换能的自恰能隙方程，计算了磁性超导态与正常态的热力学势的差值，讨论铁磁与超导共存的条件，研究表明：1．对于s波超导体，在塞曼能量h₀＜0.707△₀₀时(△₀₀为T=0，h₀=0下的超导能隙最大幅值)，存在质心动量为零的库柏对；当0.707△₀₀＜h₀＜0.754△₀₀时，有质心动量不为零的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnkov（FFLO）态；当h₀＞0.754△₀₀时，其超导态将消失，过度为铁磁态。2．对于d波超导体，当h₀＜0.56△₀₀时，有质心动量为零的库柏对；当0.56△₀₀＜h₀＜1.06△₀₀时，有质心动量不为零的FFLO态；而当h₀＞1.06△₀₀时，将会变为正常态。此外，我们还运用了推广的Furusaki-Tsukada（FT）方法研究磁性s波超导体／绝缘体／磁性d超导结（Fs／I／Fd）中的约瑟夫森效应，推导出平行和反平行于磁化的两个超导电极方向的约瑟夫森电流的解析表达式，讨论约瑟夫森电流随温度、磁交换能、绝缘层势垒强度、及两边超导相位差的变化关系。研究表明系统中的约瑟夫森电流既依赖于两个磁性超导电极的相对磁化方向，也依赖于d波超导晶轴的方位，在一定条件下，磁交换能能增强系统的约瑟夫森临界电流。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章引言  9-13
第二章超导隧道结的基本概念  13-28
  2.1 Andreev反射  13-15
  2.2 Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程与BTK理论  15-19
  2.3 约瑟夫森效应  19-25
  2.4 高T_C氧化物超导的配对势  25-28
第三章塞曼磁场对s波和d波超导的影响  28-34
  3.1 塞曼磁场对s波超导的影响  28-30
  3.2 塞曼磁场对d波超导的影响  30-34
第四章 Fs/I/Fd结的直流约瑟夫森电流  34-43
  4.1 Fs/I/Fd结的理论模型  34-35
  4.2 Fs/I/Fd结的准粒子运输系数的计算  35-37
  4.3 Fs/I/Fd结的约瑟夫森电流的计算  37-43
第五章结论  43-44
参考文献  44-53
致谢  53-54
附录(攻读硕士学位期间撰写论文目录)  54

磁性超导的特性与磁性超导结中的约瑟夫森电流

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