磁通被完全排出体外,此时,第Ⅱ类超导体处于迈斯纳状态,体内没有磁通线通过。当 外场增加至Hc和H2之间时,第Ⅱ类超导体处于混合态,也称涡旋态。这时体内有部分 磁通穿过,体内既有超导态部分,又有正常态部分,磁通只是部分地被排出。 a一第I类超导体:b-第Ⅱ类超导体 图910 导体的磁化曲线 Ho M 超导态 超导态一 正常态 Hc Hc 外加磁场H 外加磁场H 932混合态 1957年,阿布里科索夫提出了混合态结构的物理模型。当超导体处于混合态时,在 正常区中的磁通量是量子化的,其单位为磁通量子中=(h2e)=020678×101Wb。在正 常区的能量正比于Φ2=n2Φ20,因此一个磁通量为n的多量子磁通线束分裂成n个单量 子磁通线后,在能量上是有利的。第Ⅱ类超导体的混合态中,单量子磁通线组成了一个 维的周期性的磁通格子,理论和实验都得到磁通点阵是一个三角形排列。 孤立的量子磁通线结构如图911所示,每个磁通线只有一个正常的芯,芯的半径为 相干长度ξ,磁通量子由环流的超导电流所维持,这个超导电流在距芯为λ的半径上衰 如果在单位面积中有N个量子磁通线,则超导体的磁感应强度为B=N,相邻两个 通线之间的距离d为 2Φ d V3B (9.13) 随着外磁场B的增加,磁通线间距d缩短。第Ⅱ 类超导体在混合态时具有部分抗磁性。当外磁场增 加时,每个圆柱形的正常区并不扩大,而是增加正 常区的数目。达到上临界磁场Hc2时,相邻的正常区 圆柱体彼此接触,超导区消失,整个金属变成正常 态。金属钡、铌、锝以及大多数合金或化合物超导 正常态芯 体都属于第Ⅱ类超导体。 流密度等值线 933界面能 超导体分为第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体的关键图911孤立的量子磁通线结构 是超导态和正常态之间存在界面能。超导态与正常态 界面能的起源来自界面上凝聚能与磁能的竞争。当超导体的相干长度ξ大于磁场穿透深磁通被完全排出体外，此时，第Ⅱ类超导体处于迈斯纳状态，体内没有磁通线通过。当 外场增加至HC1和HC2之间时，第Ⅱ类超导体处于混合态，也称涡旋态。这时体内有部分 磁通穿过，体内既有超导态部分，又有正常态部分，磁通只是部分地被排出。 a—第Ⅰ类超导体；b—第Ⅱ类超导体 图 9.10 两类超导体的磁化曲线 9.3.2 混合态 1957 年，阿布里科索夫提出了混合态结构的物理模型。当超导体处于混合态时，在 正常区中的磁通量是量子化的，其单位为磁通量子Φ0=(h/2e)=0.20678×10-15Wb。在正 常区的能量正比于Φ2 =n 2 Φ2 0，因此一个磁通量为nΦ0的多量子磁通线束分裂成n个单量 子磁通线后，在能量上是有利的。第Ⅱ类超导体的混合态中，单量子磁通线组成了一个 二维的周期性的磁通格子，理论和实验都得到磁通点阵是一个三角形排列。 孤立的量子磁通线结构如图 9.11 所示，每个磁通线只有一个正常的芯，芯的半径为 相干长度ξ，磁通量子由环流的超导电流所维持，这个超导电流在距芯为λ的半径上衰 减。如果在单位面积中有N个量子磁通线，则超导体的磁感应强度为B=NΦ0，相邻两个 磁通线之间的距离d为: B d 0 3 2 Φ = (9.13) 随着外磁场B的增加，磁通线间距d缩短。第Ⅱ 类超导体在混合态时具有部分抗磁性。当外磁场增 加时，每个圆柱形的正常区并不扩大，而是增加正 常区的数目。达到上临界磁场HC2时，相邻的正常区 圆柱体彼此接触，超导区消失，整个金属变成正常 态。金属钡、铌、锝以及大多数合金或化合物超导 体都属于第Ⅱ类超导体。 9.3.3 界面能 超导体分为第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体的关键 是超导态和正常态之间存在界面能。超导态与正常态 界面能的起源来自界面上凝聚能与磁能的竞争。当超导体的相干长度ξ大于磁场穿透深 图 9.11 孤立的量子磁通线结构 8