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超导材料 1、高温超导的基本概念 零电阻 Miesser B=?0(H+M) 相干长度 超导电子组成对的长度§，一般为10-4cm 高温超导10-7cm 第二类超导体 穿透深度 ?=5?10-6cm 高温超导：1.3~1.8?10-6cm (?ab), ?c?700nm 外加磁场穿透进去的衰减程度 62年Josephson： SIS隧穿电流，V=0，很小；V?0，交变； 外加一频率为?1的交变磁场会对结内的交变电流起频率调制作用，从而产生直流分量，在电流I-V特性曲线上出现一系列台阶。 2、高温超导的历史 历史回顾 1911年Onnes发现Hg，现已有5000种，到 1973年每年0.3K增长。 从一元?二元?三元，以至多元。 1901—1932年： 元素超导体，Pb、Sn、In、Ta、Nb、Ti等。 1932—1953年： 合金、过渡金属碳化物和氮化物。 1953—1973年： A15型(?-钨结构，原子间距比一般晶体 要小，态密度高等)， Tc17K的V3Si、Nb3Sn，Laves型ZrV2、 ZrRe2等 70年代初 Nb3(Al0.75Ge0.25)，Nb7Ga、 NbGe 等，最高 Tc=23.2 K。 从热力学稳定相?非平衡条件亚稳相 经验： 价电子数(4.7, 6.5)、质量、半径、 体 积 氧化物： 1964年Schooley第一个氧化物SrTiO3(0.4K), BaPb1-xBixO3 (钙钛矿)、 Li1+xTi2-xO4 有机超导： 1980年 Jerome, (TMTSF)2PF6高压 Tc=0.9K 1987年 (BEDT-TTF)2Cu(SCN)2 Tc=7.8K 1990年 C60 1986年： “possible high Tc superconductor in the Ba-La-Cu-O”, 35K, IBM，钙钛矿结构 SrTiO3、LaAlO3绝缘体 78年：Bednorz和Binning，SrTiO3掺Nb， 增加载流子浓度n=2?1020和电声耦合， Tc约1.2K，中止。 Müller氧化物晶体中结构相变 78年到Yorktown IBM从事超导18个月 80年回到瑞士 83年Bednorz开展氧化物超导 他受schneider关于金属氢超导的理论，和H?ck 关于J-T 离子理论启发。 “一电子和一很大质量的周围点阵扭曲所组成的复合体，作为一个整体能在点阵中传播，并产生很强的电- 声耦合，可以提高Tc ” 83年用共沉和固相反应法 LaNiO3，不超导 85年转向Cu 氧化物，仍不行 85年末，Michel 合成BaLaCu 氧化物，它在 -100?C~300?C是金属行为，小组高温 缺氧化合物的催化性，没有观察低温 下。Bedmorz顺利制出BaLaCuO(硝酸 盐中加草酸，沉淀物加热分解固化， 900?C还原下生成 BaxLa5-xCu5O5(3-y)）。 未测抗磁性。 86年9月东京大学和他们测抗磁性。 美国朱经武也观察到超导性，并加压 1.2万大气压到52K，中国用Sr代Ba。 87年 Michel又发现BiSrCuO，Tc = 7~22 K， 日本Maeda掺Ca，85K，110K。 88年 美Arkansas 卅 Hermann，Tc =125 K 93年 Hg 的135K KBTc=1.14 现状： 新材料，应用（线材、带材、薄膜、 块材），机理 BCS理论 (1)、前言： J.Barden, L.Cooper and R.Schrieffer BCS理论表述： 超导电性源于固体中电子的配对，而电子配对的相互吸引作用源于电子和晶格振动间相互作用，即交换虚声子； 配对发生在自旋相反动量和为零的两个电子间，即动量