mgb2在二元金属超导体中的转变及晶体结构

mgb2在二元金属超导体中的转变及晶体结构

mgb2是一种高度高质量转化温度和相对简单的金属超导体结构。根据带的轮廓和声音的计算，mgb2是一个双向的空腔结构。在隧道测量和比热测量中，人们认为mgb2是一个各向异性s-波的超导体，因此，为了描述非磁性s-波的过度参数，可以使用每个向的异性s-波序列参数来描述非磁性超导体的ri2b2（r代表lu和y）。转换温度约为15.16k。通常为多带，结构为三角形晶体。一般认为，每个向的异性能间隙模型相当于多带模型。与常规超导体对比,LuNi2B2C、YNi2B2C、MgB2的上临界磁场在临界温度Tc附近有正的曲率.为便于理解,Shulga等人首先提出LuNi2B2C、YNi2B2C、MgB2的双带Eliashberg模型,Golubov等人运用Eliashberg理论的第一原理计算了比热.双带模型被运用在磁性碳化硼上来解释临界场的凹角行为,也被成功地用在LuNi2B2C、YNi2B2C、MgB2超导体上,来拟合上临界磁场Hc2(T)、下临界磁场Hc1(T)及热力学临界磁场Hcm(T)等超导序参量与温度的关系.笔者研究了LuNi2B2C、YNi2B2C的超导态的序参量:相干长度ξ(T)、临界速率vc(T)、伦敦穿透深度λ(T)和临界电流密度jc(T)在二带G-L理论中与温度的关系.在G-L理论框架下,二阶参量的存在给出了超导参量对温度的依赖关系.非线性强度主要依赖于两孤立带之间的耦合作用.理论计算结果与超导体MgB2相应参量进行比较,发现它们具有相似的行为,故G-L理论模型能够准确地描述LuNi2B2C、YNi2B2C的超导电性.1超导体的计算带有耦合序参量的二带G-L自由能函数可以表示为F[φ1,φ2]=∫d3r(F1+F12+F2+Η28π),Fi=η24mi|∇-2πiAφ0|2+αi(Τ)Ψi2+βi2Ψi4,F12=(ε(Ψ1Ψ2*+c.c)+ε1(∇-2πiAφ0)×Ψ1*(∇-2πiAφ0)Ψ2+c.c).(1)F[φ1,φ2]=∫d3r(F1+F12+F2+H28π),Fi=η24mi|∇−2πiAφ0|2+αi(T)Ψi2+βi2Ψi4,F12=(ε(Ψ1Ψ2∗+c.c)+ε1(∇−2πiAφ0)×Ψ1∗(∇−2πiAφ0)Ψ2+c.c).(1)其中mi是电子对的有效质量,Fi是单带的自由能,F12是两带间的自由能耦合项,系数αi=γi(T-Tci),若系数β与温度无关,则γ为比例常数.ε、ε1描述二阶参量的耦合强度.假定Ψi对空间的依赖关系很弱,就可以认为超导体为各向同性s-波超导体.利用自由能方程(1)和相应的G-L方程,计算得到的方程如下hc2=α-10(-θ-c0+(Aθ2+Bθ+c02)0.5),hc2=Ηc2(Τ)Ηc2(0),˜Ηc2(Τ)=cΤc(γ1m1+γ2m2)ηe.(2)hc2=α−10(−θ−c0+(Aθ2+Bθ+c02)0.5),hc2=Hc2(T)Hc2(0),H˜c2(T)=cTc(γ1m1+γ2m2)ηe.(2)其中θ=Τ/Τc-1；A=(x-1)2(x+1)2+A1η2‚A1=64α1α2x2(x+1)2；B=2(x-1)(α1x-α2)(x+1)2+(α1+α2)A1η2+2B1η‚B1=8α1α2xx+1；α0=1-16xη2ε2γ1γ2Τc2‚αi=1-ΤciΤc；x=γ1m1γ2m2,η=Τcm2ε1γ2ˉh2ε,c0=(α1x+α2)(x+1)+B1η.2,c73,c74.3计算中用到的参数如下:LuNi2B2C的参数A=0.66‚B=-0.03‚μ0Ηc2(0)=7.02Τ,Τc1=9.8Κ,Τc2=2.3Κ,c0=0.19‚x=5‚α0=0.24；YNi2B2C的参数A=0.71‚B=-0.044‚μ0Ηc2(0)=8Τ,Τc1=10Κ,Τc2=1.825Κ,c0=0.157‚x=5‚α0=0.28‚D=β1γ22β2γ12=1.5.2.1两组b2c、yni2b2c的关联相干长度与温度的关系为ξ(Τ)ξ(0)=(hc2(Τ))12.(3)图1给出了非磁性超导体LuNi2B2C、YNi2B2C的相干长度ξ(T)与温度T的关系曲线.图1与文献中MgB2的相干长度ξ(T)在Tc附近的变化相同.2.2临界速率根据方程(3)与vc=2η/m0ξ(T)有vc(Τ)vc(0)=(hc2(Τ))12.(4)图2给出了非磁性超导体LuNi2B2C、YNi2B2C的临界速率vc(T)与温度的关系曲线.图2与文献中MgB2的临界速率vc(T)在Tc附近的变化相同.2.3实验125.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.3.3.33.3.33.3.33.3.33.3.23.23.3.3.3.3s23.23.3.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.23.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.超导电子密度与伦敦穿透深度的关系为ns(Τ)ns(0)=λ-2(Τ)λ-2(0)‚(5)而伦敦穿透深度的关系式为λ2(0)λ2(Τ)=-2x+D-1⋅{ε2+x(τ-τc1)2+2xηε2(τ-τc1)}⋅θ2+(2-τc1-τc2)ε2D(τ-τc1)+(τ-τc2)3.(6)τc1‚c2=Τc1‚c2Τc,λ2(0)=8πe2Τcc2(γ1β1m*1+γ2β2m*2).图3给出二带模型下的伦敦穿透深度λ(T)与温度T的依赖关系,超导体YNi2B2C与MgB2的二带模型符合得很好.而且实验发现MgB2样品中伦敦穿透深度测量数据遵循如下式所示的规律:λ(Τ)λ(0)=1(1-Τ2.7)12.2.4临界电流密度与温度依赖关系由方程(4)、(5)和jc(T)=2ens(T)vc(T)有jc(Τ)jc(0)=λ2(Τ)λ2(0)(hc2(Τ))12.(7)图4所示为二带G-L模型下的临界电流密度与温度的依赖关系,MgB2与实验结果基本符合.超导YNi2B2C也具有相似的行为,Tc附近曲线的曲率为正,这是由于方程(1)中自由能梯度项的影响.3-二带g-l理论模型理论计算结果与MgB2的超导参数在Tc附近对温度的依赖关系的行为相似,在二带G-L理论下MgB2的理论结果与实验数据符合得很好,故G-L理论模型能够准确地描述LuNi2B2C