外部磁场下弱耦合超导多层结构的微观理论
超导电性
2009-10-31 v1
摘要
我们提出了超导弱耦合周期性多层结构（具有隧穿势垒）在外部平行磁场下的第一个完全微观、自洽且自包含的理论，处于局部 Ginzburg-Landau 范畴。我们解决了一个从微观推导并精确最小化自由能泛函的数学难题。在薄层极限（对应经典 Lawrence-Doniach 模型有效性范围）下，我们的结果与前人的工作形成鲜明对比。特别是，我们完全修正了下临界场的计算，否定了三角形 Josephson 涡旋格子的概念。我们指出 Josephson 涡旋会同时渗透所有势垒，并形成我们称之为“涡旋平面”的特殊结构。我们计算了玻璃态的 superheating 场，并预测磁化率出现滞后。在涡旋态中，磁化率表现出独特的振荡行为和跳跃，由于涡旋平面的成功渗透。我们证明涡旋平面的渗入以及样品边缘的锁定导致了临界 Josephson 电流的 Fraunhofer 模样。我们计算了无限（沿层面）多层结构的临界温度和上临界场。对于有限厚度的多层结构，我们预测一系列一级相变导致正常态，以及临界温度随施加场的振荡。最后，我们讨论了所得结果的理论和实验意义。PACS 号：74.50.+r, 74.80.Dm
关键词
引用
@article{arxiv.cond-mat/9812277,
title = {Microscopic theory of weakly coupled superconducting multilayers in an external magnetic field},
author = {Sergey V. Kuplevakhsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9812277},
year = {2009}
}
备注
48 pages, RevTex, 2 figures; e-mail: [email protected]