各向异性第二类超导体中球形夹杂物的强钉扎区域

第二类超导体的载流能力关键取决于材料缺陷结构对涡旋线的钉扎效果。为了更深入地理解基本的钉扎机制，我们利用含时 Ginzburg-Landau 方程的大规模模拟，探索了随机分布球形夹杂物对涡旋的捕获情况。我们发现，对于直径约为两个相干长度的小密度颗粒，涡旋晶格保持其结构，临界电流 jc 随磁场按幂律 B^(-α) 衰减，其中 α ≈ 0.66，这与强钉扎理论的预测一致。对于更高密度的颗粒和/或更大的夹杂物，晶格逐渐变得更加无序，指数平滑下降至 α ≈ 0.3。在高磁场下，所有夹杂物都捕获一个涡旋，临界电流的衰减速度比理论预期的 B^(-1) 更快。在直径约为四个相干长度的较大夹杂物情况下，临界电流对磁场的依赖性受到夹杂物捕获多个涡旋线能力的强烈影响。我们发现，在低密度时，捕获两个涡旋线的夹杂物比例在狭窄的磁场范围内迅速增长，导致 jc(B) 依赖性在该范围内出现一个峰值。随着夹杂物密度的增加，该峰值转变为一个平台，随后逐渐平滑消失。利用模拟获得的见解，我们确定了强钉扎理论的适用范围，并提供了超越这些界限描述涡旋钉扎的不同途径。