g+s-波超导体Josephson效应的自洽计算

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自从1986年高温超导体发现以来,人们对高温超导体的正常态性质和超导性质进行了大量的实验和理论上的研究,这些工作大大提高了人们对这类氧化物各个方面性质的理解。确定高温超导体序参量对称性是揭示其超导机制的重要一步。尽管目前对于高温超导体来说序参量d-波对称性是目前广泛接受的观点,但是Zhao在系统地分析了大量的体性质敏感的宏观实验数据后还是提出了g+s-波对称性的可能性。同时,该对称性的序参量也是硼碳化合物超导体的有力候选者。由于对序参量的相位敏感的实验大多用到Josephson效应,因此研究g+s-波高温超导体序参量对称性对Josephson效应的影响有着重要意义。 本文研究了g-波和g+s-波超导体构成的平面结Josephson效应,运用准经典方法自洽地计算了对于不同的超导体晶体相对取向,s波组分和界面粗糙度对电流相位关系和序参量在空间的变化的影响。对于g-波超导体,发现当相对晶角为βc=π/8时二级项消失,电流相位关系呈I(ψ)=ICsin(2ψ),界面粗糙度只影响超流电流的幅度,但不改变相对晶角βC。对于g+s-波超导体,s-波的组分和界面粗糙度均对二级项消失时的相对晶角βc有影响,随着s-波组分的增加βC单调地从π/8增加到π/4附近;对于相同的s-波的组分βC也随界面粗糙度增加而增加。我们的自洽计算表明在界面不存在新的配对通道的情况下,界面散射不会改变序参量的对称性,尽管界面对于g-波和s-波组分的影响是不一样的,界面对于g-波分量的抑制要甚于s-波。本文还计算了在βC附近电流相位关系明显偏离I(ψ)=ICsin(ψ)时的相对晶角的范围△β,计算表明△β相当小,这使得从实验上观察V=nhv/4e的Shapirostep或者Fraunhofer衍射图形Imax(Φ)=Ic|sin(2πΦ/Φ0)/(2πΦ/Φ0)|的情况相当具有挑战性。而βc是临界电流IC发生变号的点,计算所得的在各种s-波组分和表面粗糙度下的βc有助于判别三晶实验中涉及的总的位相,从而可用于判断半磁通是否出现,并给其它和Josephson效应相关的实验提供帮助
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