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一百年前,人们发现了超导体,它具有两个基本性质:零电阻效应(电流能够无耗散地流过)和迈斯纳效应(屏蔽外磁场)。除此之外,超导体还有很多重要的现象,例如约瑟夫森效应,磁通量子化效应等等。用来描述超导的理论有伦敦方程,BCS理论,金兹堡-朗道理论等。 电子具有电荷和自旋两个自由度。长期以来,人们研究的是和电荷自由度有关的材料的性质,和自旋自由度有关的性质则往往被忽略了。直到近二十年以来,随着实验技术的发展,很多与自旋有关的性质才被发现和研究。一些与自旋有关的效应,对应于某些与电荷有关的效应。 2011年,自旋超导体的概念被第一次提出。自旋超导态是一种对应于电荷超导态的新的宏观量子态。自旋超导体也有两个基本性质,一是零自旋阻效应,即自旋流能够无耗散地流过;二是电的迈斯纳效应,即自旋超导体屏蔽外电场的梯度。除此之外,自旋超导体的类伦敦方程,类BCS理论和自旋流的约瑟夫森效应也已经被提出。 本论文的第1章简要介绍了电荷超导,第二章介绍自旋电子学,尤其是线自旋流和角自旋流的概念,这两个概念在后面的章节中会被用到。第三章主要介绍自旋超导体的概念,类伦敦方程,电的迈斯纳效应和类BCS理论。 第4章和第5章介绍本论文的主要工作。第4章的研究对象是自旋的方向被外场锁定的自旋超导体。在这一章里,我推导了自旋超导体的类金兹堡-朗道方程,并且证实了第二类金兹堡-朗道方程与推广的类伦敦方程是等价的。此外,类金兹堡.朗道方程被用来分析自旋超导体的特征参数,以及求解均匀电场和带电细导线的电场诱导出来的超自旋流。通过这个例子,验证了电的迈斯纳效应。本章最后提出了交流自旋流的约瑟夫森效应,即一个不随时间变化的磁场能够诱导出一个随时间变化的超自旋流。 第5章研究自旋方向不被锁定的自旋超导体。本章写出了它的自由能,推导出了类金兹堡-朗道方程,如果把自旋方向锁定,我们会发现它们会回到第4章中介绍的情况。超线自旋流和超角自旋流的表达式从类金兹堡-朗道方程推导出来。本章最后计算了一个圆环体系中,均匀电场诱导出的超自旋流所产生的电场。第4章和第5章反映了自旋超导体的电磁响应性质。