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高温超导材料及应用《物理学在高新技术材料中的应用》主要内容.超导体的基本知识.超导研究的历史 .高温超导体的发现和特性 .铁基高温超导体新进展 .超导材料的应用一、超导体的基本知识1、超导体的零电阻特性.电阻为零 R=0 (Superconductor)TC：超导临界温度，T

进一步研究 发现，原来超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场， 恰巧抵消了超导体内部的磁场磁感应强度B=0（超导体内）Meissner 和 Ochsenfeld 1933 年发现 和理想导体不同 存在一临界磁场H> HC 超导态到.正常态7置于外磁场中的超导体会表现出完全抗磁性，即超导体内部磁感应强度恒为零的现象—称为 “迈斯纳效应”Meissner 效应由于 Meissner 效应，磁铁和超导体之间存在很强的排斥作用， 磁悬浮右图：小磁体悬浮在超导体上3. 表征超导体的重要物理量.超导临界温度：Tc〜165 K （5万大气压）,record, Hg-1223.临界磁场： Hc.穿透深度：.入磁场在超导体表面穿透进入超导体的深度，〜10 -00 nm.相干长度：.Z,电子配对(Cooper对)的尺寸，〜l-50nm 临界电流：Jc,最大能通过的电流.超导能隙：A.,超导态(基态)与激发态的能量差，或者 说，破坏一个Cooper对需要2 A .的能量.Ginzburg-Landau参量: k =入 / Z4. Josephson(约瑟夫森)效应① 0=2x10-7Gauss/cm2® E随磁通量变化类似光学衍射约瑟夫森效应( Josephson Effect)1962 年， Josephson 预言超导电子对隧道效应，并 被实验证实，在Josephson效应基础上形成“超导电子 学”。

1962年，英国剑桥大学超导物理学家皮帕德(A.B.Pippard)的研究生，年仅22岁bd_josep.1973 Nobel Prize for Physics(with Leo Esaki and IvarGiaever)Completed the great work as apostgraduate!研究生关于约瑟夫森1969年约瑟夫森是剑桥大学的初级研究员， 1965 －1966年到美国伊利诺伊大学访问，任究 助理教授1972年成为高级讲师， 1974年成为物理教授目前他仍然在剑桥大学卡文迪什 实验室(物理系)的凝聚态研究组工作，负责“心物统一项目”的研究工作，即从事 一些不被主流科学界认可的“特异功能”研究，特别是对“遥视”的研究60 年代末，他离开了主流科学领域，从事实智能、意识、超心理学的研究他个人兴趣广 泛，爱好登山、滑冰、摄影和天文学在漫长的超心理学研究中，他可没有象在超导研究中那么幸运，至今他仍然被科学界视为端1994年8月12日约瑟夫森在《泰晤士报高教增刊》(Times Higher Education Supplement) 上著文为科学上的异端作了辩护，特别提到大剂量服用维生素C、反引力和意念致动问题。

他的观点很明确，总是为“弱者”辩护，并极力抱怨他们受到了科学界不公正的待遇超导量子干涉仪(SQUID)① 0=2xl0-7Gauss/cm2-3 -2 -1 0 1 2 3Caj ⑹5、超导理论：Bardeen、Cooper、Schrierfer理论（BCS理论） 観寻理愿殖护罄逋拘职奁沱1986年发现的铜氧化物超导体的超导电性不能用BCS理论解释 6、超导体的分类I 类超导体：Pb, Sn, Hg等单质金属B.Bc 超导态.正常态Bc 一般很小, 中间态概念 I.Ic 超导态.正常态Ic 一般很小（通常无用） 第一类超导体.在超导态是理想的抗磁体（Meissner态） HC：临界磁场当 H>HC, 转变为正常态超导态 完全抗磁性 正常态一些元素的超导临界温度Pb 7.2 KLa 4.9 KTa 4.47 KHg 4.15 KSn 3.72 KIn 3.40 KTl 1.70 KRh 1.697 KPr 1.4 KTh 1.38 KAl 1.175 KGa 1.10 KGa 1.083 KMo 0.915 KZn 0.85 KOs 0.66 KZr 0.61 KAm 0.6 KCd 0.517 KRu 0.49 KTi 0.40 KBe 0.026 KU 0.20 KW 0.0154 KHa 0.128 KPt 0.0019 KIr 0.1125 KRh 0. KLu 0.1 K已知的超导元素IA 0IIAKNOWN SUPERC ONDUC TIVEELEMENTSIIIA l¥A VA VIA ¥IIA3kBLUE = AT AMBIENT PRESSUREGREEN = ONLY UNDER HIGH PRESSUREIIIB IVB VB VIB VIIB VII IB IIB5&8g10NeNa12Mg13Al14Si1516c.10Ar1920Ca21Sc2223Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As3-4Se35Br36Kr37Rb38Sr鹄4041Nb舱Mo43Tc44Ru45Rh北Pd47Ag48Cd49In50Sn51st>52Te5354Xe55Cs56Ba57*La72Hf73Ta湘W75Re76Os7778Pt79Au80Hg8182Pb83Bi開Po85At86Rn8788Ra89+Ac1LMRf105Ha106106107107108108109109110110111111112112SUPERCONDUCTORS. ORG58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu開Gd65lb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu90Th91Pa92u93Np94Pu95Am96Cm97Bk98crggEs100Fm101Md102No103LrA LanthanideSeries+ ActinideSeries超导体的分类•第II类超导体两个临界磁场 HC1、HC2H.HclMeissner态，完全抗磁通B=0HC] .H .Hc2混合态，磁通格子态 磁通量子、磁通钉扎、流动、蠕动。

H.Hc2正常态理想第II类超导体、非理想第II类超导体 第二类超导体相图Meissner 态 混合态正常态HCl当 HCl Hc2, 变成正常态.Mixed State, vortices 混合态涡流II 类超导体磁通穿透 合金及化合物超导体Cs3C6040 K (Highest-Tc Fulleride)MgB239 KBa0.6K0.4BiO330 KNb3Ge 23.2KNb3Si l9KNb3Sn l8.lKNb3Al l8KV3Si l7.lKTa3Pb l7KV3Ga l6.8KNb3Ga l4.5KV3In l3.9K Nb0.6Ti0.49.8 K (First superconductive wire) Nb 9.25KTc 7.80K V 5.40 KNote: These 3 are the only elemental Type 2 superconductors.HoNi2B2C 7.5 K (Borocarbide)Fe3Re26.55K GdMo6Se85.6K (Chevrel) CoLa34.28KMnU6 2.32K (Heavy Fermion) AuZn3 l.2lKNote: The above 6 compounds contain elements that are ferromagnetic or anti-ferromagnetic （as oxides）. This makes them very reluctant （and unusual） superconductors. See the "Atypical" page for more.Sr.08WO3 2-4 K （Tungsten-bronze）Tl.30WO3 2.0-2.14 K （"） Rb.27-.29WO31.98 K （"）AuIn30.00005 KHigh-Tc cuprates: Tc, max ~ 135 K （常压）, 165 K （高压） Fe（Ni） pnictides: Tc, max ~ 56 K二、超导研究的历史过程1、1986 年以前超导研究过程.1911年Onnes发现Hg在4.2K电阻突然下降为零 .1933年Meissner效应的发现.1911-1932年间，以研究元素的超导电性。

Hg、Pb、Sn、In、Ta: .1932-1953年，发。