强逾渗无序下f=1/4约瑟夫森结阵列的有限温度相变摘要:通过动力学模拟方法,研究了一种强逾渗无序下约瑟夫森结阵列的非平衡态行为.根据标度分析,精确地确定了相变温度、动力学指数以及关联长度指数,同时确认这种阻挫类型的约瑟夫森结的有限温度相变为涡旋玻璃型.U17er17A1124ini17AraAorDe17kAop作文/强逾渗无序下f=14约瑟夫森结阵列的有限温度相变_关键词:约瑟夫森结阵列;相变;标度分析:O47文献标志码:A:1008-9497(2010)01-056-03约瑟夫森结阵列与XY模型属于同一普适物理系统[1],对于它的模拟既对认识XY模型有主要作用,又有助于对高温超导体电流电压(IV)特性的理解,所以多年来一直被人们广泛地研究[1-9].当超导结处于超导态时,由于库柏电子对的隧穿作用,结中会出现超导隧道电流,从而产生约瑟夫森效应[10].约瑟夫森结阵列中的宏观量子效应对认识高温超导机制和实现其应用有着重要的关联作用,而无序下的约瑟夫森结阵列又是极具代表性的多体相互作用系统,在该系统中,无序的作用,磁通与磁通的相互排斥作用,以及系统的本征钉扎作用之间相互影响,因而形成了极其丰富有趣的物理图像[2-3,9].近年来,对于它的研究是凝聚态物理中一个重要的前沿课题,但是由于系统受到多种相互作用的竞争,所以对它的研究非常困难,许多内部机理和外部特征都不清楚[2-7,9].纯约瑟夫森结系统的有限温度相变为KT型[11],它由涡旋和反涡旋的拆对而产生,相变温度Tc≈0.894J0/KB,其高温关联长度按e指数发散.随着磁场和无序的加入,低温下的KT序可能会破坏,所以相变行为产生相应的变化,这种相变行为的变化引起了物理工作者们广泛的兴趣,但对其内部机制和外部特征的认识均未达到共识.强逾渗无序约瑟夫森结阵列是一种典型的无序系统,在此前不同小组的实验工作中,所得到的零磁场下有限温度相变的结果很不同[2-3],而理论模拟不仅给出了与测量误差较小的实验相同的结果,而且对相变行为进行了有效的分析[9].然而,强磁场下约瑟夫森结系统的动力学相变问题还没有人进行理论分析,这正是作者将要在本文中探讨的内容.1模型和模拟方法逾渗缺陷的约瑟夫森结阵列系统是这样构成的:首先移除部分超导岛(superconductingisland),也就是按一定比例随机地选择一些超导岛被移除,然后与一个岛相应的4个键(cross)被移除.这里将被移除的岛的比例记作X,可以想象,当X大于一定的值时,整个超导结阵列就不能被导通,这就是著名的逾渗阈值(percolationthresholdvalue),通过模拟和理论分析可以得到这个值约为0.41[12].因此,在进行模拟时所取的无序值X应该小于0.41.另外,要特别强调的是,如果这里选取的无序值X太接近0.41,那么由逾渗阈值所引起的新临界现象将会产生,而本文关注的是逾渗无序所导致的电流电压特性相对于纯系统的变化,所以将尽量避免其它的临界行为对结果的影响.因此,作者将集中考虑一种强无序下逾渗约瑟夫森阵列系统的电流电压特性及其有限温度相变,而同时又避免新的临界行为被引入,所以选取此前文献中经常出现的一种典型强无序X=0.35[3,9].约瑟夫森结阵列可用二维XY模型来描述,其哈密顿量是2结果与讨论根据上述方法,作者测量了IV曲线关系.为了更好地研究系统在低温下的行为,在每个温度下都尽量测量到最低的电流.图1中给出了模拟得到的IV特性曲线.不难看出,在某个温度以上的所有IV曲线都随着电流的降低而趋于一个固定的值,而在这个温度以下所有的IV曲线都随着电流的降低而趋于零,这表明了一个超导相变的存在.为了确定这个相变的存在并且更全面地认识相变的细节,引入标度分析的方法.根据相变理论,相变点附近关联长度将发散,于是标度方法就成为一种切实可行的分析相变的途径,它为相变行为的存在提供了一个有力的判据.本文中,作者采用FISHERDA等[14]提出的标度方法,该标度方法被广泛应用于观察第二类超导体和约瑟夫森结系统中的超导相变,它可以表达成通过标度分析的方法(见图2),发现若关联长度发散的形式为|T-Tc|-υ,当Tc=0.19,υ=1??1.z=0.9,模拟得到的IV特征曲线能非常好地符合标度关系,这表明系统中的有限温度相变为涡旋玻璃型.值得注意的是这里得到的临界指数υ与大多数实验中给出的指数范围(1.0,2.0)是一致的,而动力学指数z与由相变点IV曲线...