超导222技术分析.ppt

蒋梦月、牛晓晓、郝月 目录 第3页 一、超 导 概 述 昂内斯(中间白衣者)在他 所创立的低温实验室内 昂内斯(1853～1926) 荷兰低温物理学家 1908年成功地液化了氦气，1911年发现了某些金属在液氦温度下电阻突然消失，即“超导电性”现象，于 1913年获诺贝尔奖。 Hg In Sn Pb 4.15K 3.4K 3.7K 7.2K 氧 氮 氮 90.2K 77.3K 4.2/1.7K 第4页 1957年巴丁、库珀和施里弗合作创建了超导微观理论(BCS)，于1972年获诺贝尔奖。这一理论能对超导电性作出正确的解释，并极大地促进了超导电性和超导磁体的研究与应用。 第5页 约瑟夫森和贾埃弗的发现，对于研制高性能的半导体和超导体元器件具有很高的应用价值，并导致超导电子学的建立。 第6页 1986年缪勒和柏德诺兹发现了钡镧铜氧体系高温超导化合物。于1987年获得若贝尔奖。这一研究成果导致了多种液氮温区高温超导体材料的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来。 第7页 金兹伯格 莱格特 阿布里科索夫 2003年诺贝尔物理学奖授予美国阿尔贡国家实验室的阿力克谢·阿布里科索夫、俄国莫斯科莱伯多夫物理研究所的维塔利·金兹伯格和美国伊利诺斯大学教授安东尼·莱格特，以奖励他们在超导和超流理论方面的先驱性贡献。 第8页 吴茂昆 朱经武 赵忠贤 陈立泉 钇钡铜氧化合物,1987年2月，92K 锶镧铜氧(1987年初，48.6K)、钡镧铜氧、钇钡铜氧系材料，铋系超导体 超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials 10 零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零 Messner效应（完全抗磁性）：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零 二、超导材料的特性 Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials 11 3.约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波 三、超 导 材 料的种类 第13页 （1）稀土214家族。化学通式一般写为(R, Ba)2CuO4-x，R表示某一种稀土元素。至少有十种稀土元素可以用来合成这个家族的超导态。这个化学分子式中含两个（R，Ba）类原子，一个Cu原子，4个氧原子，所以被称为214结构。在晶格中，R和Ba的位置是等价的，所以这里把它们看作一类原子。由于一般地讲，在晶格中存在着氧原子少缺，所以在分子式中写成O4-x。这个家族的超导转变温度约为36K。 目前已被发现的高温超导体 ——铜基氧化物超导体分为五大家族 （2）稀土123家族。化学通式为RBa2Cu3O7-x，R同样表示某个稀土元素。至少有13种稀土元素可以用来合成这个家族的超导体。因为这个家族的分子式中金属元素的个数分别为1，2和3，所以人们把这三种家族称为123超导体家族。因为元素的增多，人们习惯上不再把氧原子写出来表示这个家族。由于这个家族被发现的第一个成员的稀土元素是钇（Y），所以人们也常把123家族称为钇家族。123家族的超导转变温度为90K左右。 第14页 铋超导家族的化学通式为Bi2Sr2Can-1CunO2n+4，n=2,3。也就是说这个家族有两个成员，即Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O10。习惯上称为铋2212相和铋2223相。铋2212相的超导转变温度为85K，铋2223相的超导转变温度为110K。在铋2223相中，如果用Pb少量地取代Bi，材料的超导性能会得到改善。 （3）铋超导家族 第15页 铊超导家族是高温超导体中最大的家族。又可分为两个分族。 第一个分族的分子通式为Tl2Ba2Can-1CunO2n+4，n=1,2,3…。这个家族有三个主要成员，即2201相，2212相和2223相。2201相（Tl2Ba2CuO6）的超导转变温度为90K，2212相（Tl2Ba2CaCu2O8）的超导转变温度为110K。2223相（Tl2Ba2Ca2Cu3O10）的超导转变温度为125K。因这一分族的每个成员的分子式里都含有两个Tl原子，在晶体结构上对应两个铊原子层，所以人们又把这个分族叫做铊双层分族。 另一个分族的化学分子通式为Tl(Ba,Sr)2 Can-1CunO2n+3