刘明丽, 祁 飞, 刘 焕, 陈庆虎

(浙江师范大学 数理与信息工程学院,浙江 金华 321004)

0 引 言

在第II类超导体中,如果存在单个的正常区域或者转变温度较低的区域,当量子磁通在这些区域时,就会使得整个体系的自由能处于极小值,这就是磁通钉扎[1-2].增强磁通钉扎的效果可以有效地提高系统的超导临界电流和临界磁场,因此,磁通钉扎在II类超导体的强电应用研究中具有重要意义.另外,人们在各领域中对非对称周期性势引起的棘轮效应(Ratchet effect)的研究愈加广泛[3-4],例如生物系统中的大分子输运问题[5]、布朗运动中物质的定向运动[6]、热机性能优化问题[7]等.在超导研究中,这种非对称周期性结构也已得到非常广泛的应用,超导量子干涉仪便是利用了这种非对称结构的结果[8]；另外,在Josephson结阵列上加入这种非对称的周期性钉扎势必会对系统涡旋运动产生影响[9-13].

这些与磁通钉扎相关的物理机制目前还不是非常清楚,特别是与超导相位相干性的具体关联还有待进一步研究.严格求解唯像的Ginsburg-Landau方程几乎不可能,因此，各种近似方法相继发展起来,如平均场理论[14]、分子动力学模拟[15]等.本文中，笔者着重研究了超导序参量的相位动力学,也就是从与超导相干性直接对应的量入手,运用二维Josephson结阵列的XY模型,引入钉扎中心,研究其电流电压特征.笔者还引入三角形钉扎区域这种非对称的周期性势,研究了其对超导涡旋的调制效果及其产生的棘轮效应.

1 理论……

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