Ba1-xKxBiO3单晶的磁通动力学和磁通相变研究

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磁通动力学是超导研究的一个重要分支,在包括铜氧化物和铁基超导体在内的高温超导体中,很多与磁通有关的新的概念相继被提出来,也获得了大量新颖的实验结果,这些都丰富了磁通物理。对于铜氧化物高温超导体来说,样品具有复杂的层状结构,这就造成了剧烈的磁通运动,限制了其应用。Ba1-xKxBiO3(BKBO)虽然具有与铜氧超导体母体相似的钙钛矿结构,但是它是三维的且最高转变温度可以达到34K。此外和铜氧化物超导体相比,BKBO的相干长度要大得多,这意味着可能带来一定的应用前景。综上所述,BKBO系统可能会给高温超导体的磁通动力学带来新的物理上的理解。这也是我们研究BKBO系统磁通动力学的原因。本篇论文的第一部分首先简单介绍了超导体的发现及基本特征。然后介绍了磁通的基本概念,包括单磁通的结构和种类,磁通间的相互作用力,磁通钉扎等。然后讨论了磁通动力学常用的基本模型,包括Bean临界态模型、Kim-Anderson模型和集体磁通钉扎模型。紧接着对BKBO材料进行一个基本的介绍,包括它的晶体结构,超导转变和常用的生长方法等。最后介绍了 BKBO单晶磁通动力学的研究进展。论文的第二部分介绍了最佳掺杂的BKBO单晶的磁通动力学的实验结果。我们通过电化学方法生长得到了超导转变温度为31.3K的高品质的Ba0.59K0.47BiO3+δ单晶,然后对其进行磁化和弛豫率测量。通过动力学磁弛豫方法和常规弛豫方法计算得到了样品的磁弛豫率,发现两种方法得到的弛豫率基本一致。然后通过分析和比较证明了集体磁通运动模型适用于这类超导体并且用不同的方法得到了玻璃态指数。在磁滞回线上发现在很宽的温度范围内都存在明显的第二峰效应,并且当温度升高时第二峰出现的磁场位置和不可逆磁场的位置变得越来越近,最后第二峰变成一个台阶,我们推测这是一个磁通态从二级相变到一级相变的转变,最后我们画出了 BKBO单晶的相图.论文的第三部分主要介绍了对超导转变温度为14.5K的铁基超导体NaFe0.96Co0.03Cu0.01As单晶的磁通动力学的研究,在磁滞回线上发现温度从2K到14K都存在明显的第二峰效应。为了探究第二峰效应的起源,计算了 1T磁场下有效磁通钉扎能随1/J的依赖关系,根据得到的玻璃态指数证明了第二峰效应是磁通弹性运动区域到塑性运动区域的过渡。我们也通过Maley方法计算了玻璃态指数,发现与通过动力学方法得到的值基本吻合,从而证明了这种材料的磁通动力学也可以用集体磁通钉扎模型来解释。最后根据归一化的钉扎力密度随磁场的依赖关系推测这种材料的磁通钉扎机制可能是δTc钉扎。最后对本论文的内容进行了详细的总结。
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