超导简史

 超导现象最初是1911年由荷兰物理学家昂内斯(Onnes)发现的。1908年,昂内斯首次获得液化的氦,并且在液氦温度(4.2K)下研究各种物质的电学特性。他发现,在温度为4.2K时,汞的电阻突然消失。1933年,迈斯纳(Meissner)和奥森菲尔德(Os-chenfeld)发现,处于弱磁场中的超导体会将磁场从内部排斥出来(见图1),这就是迈斯纳效应。1945年,俄罗斯物理学家阿卡迪也夫(Arkadiev)利用这一特性首次演示了将一块小的条形磁铁悬浮于超导体的上方的实验(见图2)。随后而来的几十年,其他超导材料--金属、合金、化合物的超导材料相继找到。     

高T_c A-15超导化合物的物理冶金

在现有的各类超导体中,A-15化合物具有最高的超导转变温度T_c,近年来,人们对此类超导体主要在以下几方面开展研究工作。1.从理论上探讨A-与超导化合物具有高T_c的物理机制,推测T_c可能有的最高值;2.总结经验规律,通过适当外推,估计T_c可能有的最高值;3.研究T_c与组织结构之间的关系,探明影响T_c的因素;4.研究进一步提高T_c的途径和使T_c在18K以上的化合物成为可供工程应用的超导材料。     

欧姆加热共蒸Y—Ba—Cu—O薄膜的金属—非金属转变及其对超导电性的影响

利用欧姆加热三元共蒸的方法制备了 Y-Ba-Cu-O 薄膜.研究了组分、热处理温度和降温速度诱导的金属-半导体转变及其对超导电性的影响.在这些研究的基础上,第一次利用欧姆加热三元共蒸方法获得了零电阻温度超过液氮温度的 Y-Ba-Cu-O 超导薄膜.其起始超导 T_c为98K,零电阻超导 T_c 为78.6K,中点超导 T_c 为84K,△T_c 为12K.     

新氧化物超导体系Tl-Sr-V-Cu-O的高温超导电性

铊基高温超导体由于其高临界温度及种类繁多而越来越受到广泛的重视.作者在寻求新的甚至更高 T_c 超导体的研究中,发现在金属导电性的 Tl-Sr-Cu-O 体系中添加钒能形成一种新的高温氧化物超导体.在目前最佳制备条件下,名义组成为 TlSr_(1.25)V_(0.25)CuO_y 样品的T_c(onset)接近80K,T_c(ρ=0)达74K.本文报道 Tl-Sr-V-Cu-O 超导样品的制备及其超导电性的测定,并初步讨论了新超导体的成相规律及物相分析.     

超导转变温度(Tc)测量的实验

一、引言一些物质在温度低于某一值(T_c)时,其电阻率突然转变为零.这种状态称作超导状态,这类物质称为超导体。T_c 称作超导体的转变温度.不同的超导材料,其转变温度也不同.因而,超导体的转变温度(T_c)是超导材料最基本、最重要的物理参数之一,其它物理量无不与此相关.精确测量超导体的 T_c值已成为超导电性研究中必备的手段.为了培养高水平的接触近代科学前沿的硕士和博士人才,我们连续三年对固体物理、实验物理和低能核物理等专业的研究生开设了超导转变温度(T_c)测量的实验.结果表明,同学们不仅能完成实验要求,掌握实验技     

超导转变温度T_c的测量

临界温度T_c,临界磁场H_c和临界电流密度J_c是表征超导体的三个主要参数,在探索高温超导体的途径中,测定T_c也是一项重要的工作。通常,用电阻法和电感法测量T_c。电阻法是根据试样中电阻减小为零来测量,而电感法是基于超导体的迈斯纳效应。本文着重介绍一套利用电感法测量超导体临界温度T_c的装置。采用数一模转换器由X-Y记录仪直接描绘超导转变曲线,观察超导转变过程。一套由DWT-702改装的恒温控温装置,可作4.2—20K的定点测量。整个装置操作简单、控制容易,精确度较高,为大量探索高温超导体提供了有利条件。     

国际首根百米量级铁基超长线的研制

正2008年,日本东京工业大学Hosono研究组发现了临界转变温度为26K的铁基超导体LaFeAsO~([1]),随后中国科学家发现了临界温度超过40K的SmFeAsO和CeFeAsO超导体,均突破了麦克米兰极限温度,表明铁基超导材料是继1986年发现的铜氧化物超导体之后的新型高温超导材料。根据母体化合物的组成比和晶体结构的不同,铁基超导材料包含若干不同的类型,除了     

超导电性的研究及应用

 1911年,荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯(H.KamerlinghOnnes)在实验中发现将汞冷却到绝对温度4.2K时(-268.98℃,绝对温度零度相当于零下273摄氏度)其电阻突然消失并由此开始了超导研究,昂尼斯称这种处于超导状态的导体为超导体。昂尼斯也凭这一发现获得了1913年的诺贝尔物理学奖。一、超导体的特性和分类超导体电阻突然变为零的温度叫超导临界温度(TC)。目前已经发现的一半的金属元素和成百上千种合金与化合物都是超导体,但是他们的转变温度TC都较低。直到20世纪80年代中期TC也未能突破30K大关,人们把此类超导体称之为常规超导体。     

国外物理科普杂志精文提要(六)

 1980年人们发现了第一种有机超导体,它的临界温度低于1K,而到了1988年,有机材料的最高超导临界温度超过了10K.美国阿贡国立实验室最近报告他们合成了两种新的有机超导体,第一种的临界温度在环境气压下达到11.6K,第二种材料则在3×10⁷帕气压下在12.8K时变为超导.     

超导磁悬浮的物理演示

论述一台高临界温度超本磁悬浮列车物理课堂演示装置，该装置为一个盛放高监界温度超导体的列车模型，在具有磁束缚的封闭磁轨道上方悬浮；或在磁轨道下方倒挂“悬浮”，并可在直线电机加速装置或旋转磁场加速装置作用下，沿这一长度约为１．７ｍ的封闭磁轨道，以悬浮或倒挂“悬浮”状态无摩擦地连续运转。     

高T_c氧化物Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的弱连结和弱钉扎性质

掺Pb的Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y氧化物是一个以110K 超导相为主的高 T_c 超导体,其零电阻 T_c 为107.1K. dc Meissner 效应表明,110K 相占样品体积的8.2%,85K 相占1.6%.不同磁场下的排磁通(Meissher)效应,超导体所占体积上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变,表明了样品中存在着丰富的弱连结超导电性.研究了弱连结超导体的 H_(c2)(T).直流磁化和 I_c(B)特性结果表明,大块 Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y,是个弱钉扎Ⅱ类超导体,它的 H_(cl)(77K)=25Oe,且磁化曲线中有两个峰.加热实验表明,当温度升高到355K 时,样品的正常态电阻增加,零电阻超导 T_c 从107.1K 退化到99.5K.     

高T_c氧化物Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的弱连结和弱钉扎性质

掺Pb的Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y氧化物是一个以110K 超导相为主的高 T_c 超导体,其零电阻 T_c 为107.1K. dc Meissner 效应表明,110K 相占样品体积的8.2%,85K 相占1.6%.不同磁场下的排磁通(Meissher)效应,超导体所占体积上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变,表明了样品中存在着丰富的弱连结超导电性.研究了弱连结超导体的 H_(c2)(T).直流磁化和 I_c(B)特性结果表明,大块 Bi_(1.4)Pb_(0.6)Sr_2Ca_2Cu_3O_y,是个弱钉扎Ⅱ类超导体,它的 H_(cl)(77K)=25Oe,且磁化曲线中有两个峰.加热实验表明,当温度升高到355K 时,样品的正常态电阻增加,零电阻超导 T_c 从107.1K 退化到99.5K.     

一个可能的高T_c超导机制

采用Anderson晶格哈密顿量,讨论了高T_c超导体的超导机制。结果表明:由干高T_c超导体中窄能带中局域电子的强关联性质使得自由电子能带中的自由电子与窄能带中的局域电子形成杂化的Cooper对状态而导致超导电性。     

颗粒超导电性的理论研究

对超导体的尺寸效应的最初兴趣,来自于发现了某些超导体(Al,sn,In等),当它们沉积在冷底板(4.2—20K)上时,超导转变温度T_c有明显增加。相对于大块晶状超导体,有的提高达3—5倍。经电子显微镜及电子衍射确定,这些冷凝薄膜由小颗粒组成,在某些情况下它们成为非晶态。经过了近卅年的研究,颗粒超导体T_c变化的机制仍是一个未解决的问题。目前有最坚实的实验和理论基础,仍属电-声子相互作用机制。颗粒超导体研究中,人们非常关心的问题是:哪类超导体制成颗粒材料后,T_c能够提高?     

关于β-钨结构超导化合物的高临界温度问题

提高超导休的临界温度(Tc)对现代技术是一个很重要的问题.如果Tc能够提高到液氮温度甚至室温,无疑将引起十分广泛深刻的技术革命.即使只能得到在液氢温度下工作的超导体,或使现在绝大多数是在液氦温度下工作的超导休可靠地在绝对温度十几度的范围工作,也将大大降低致冷功率和费用,使超导电现象得到更普遍的应用,从而使现代工业技术的某些部门发生重大的结构变化.为什么不同超导材料的Tc有高有低?能不能找到更高Tc的材料?怎样去找?这些都是和超导电性机理的微观理论直接相关的问题.对于固体量子理论的发展也有很大意义. 目前找寻高Tc超导材…     

超导临界温度理论综述

从实用的角度,提高超导临界温度Tc,有十分重要的意义.目前已知Tc最高的材料是铌三锗(Nb3Ge,23.2K).要是提高到30K,能在液氢温度下使用超导材料,就是一个大跃进.若继续提高到40K以至80K左右,可在液氖以至液氮温度下实现超导性,在技术上带来的进展将是无法估量的.实验和材料研究集中很大的力量在寻找高Tc的新超导材料.但临界温度的提高,究竟有没有原则上的限制?如果有的话,可能达 到的上限是多少?与此有关的是,朝什么方向努力,最 有希望获得高Tc的材料?这些是人们普遍关心的问 题.对于这些问题。如果有了明确的答案,可以避免很 多实验探索…     

高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)的远红外反射光谱

测量了高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)(T_c=90K)的远红外反射光谱,温度变化范围为4.2—200K。在30—360cm_(-1)光谱区间内出现了六个结构:S_1,S_2,N_1,N_2,N_3和N_4。S_1和S_2仅在超导态中出现,而其他四个结构在超导态和正常态中都存在。我们将s_1和S_2与超导能隙联系起来,认为N_i(i=(1—4))是材料的横光学声子反射带     

氧化物超导体研究中的又一重大突破──T_c高于110K的超导体研制成功

1986年,J.G.Bednory和 K.A.Muller在La-Ba-Cu-O系首先发现了具有KNiF结构的氧化物超导体,超导转变温度约为35K.随后,人们对稀土-Ba-Cu-O体系进行了广泛的研究,合成了超导转变温度高于90K具有畸变有序钙钛矿型结构的YBaCuO超导体.1987年,C.Michel报道了超导转变温度为7-22K不含稀土的BiSrCuO超导体.相继日本、美国、中国报道了在Bi-Sr-Cu-O体系中得到了Tc高于84K,并在110K观测到具有明显抗磁性的超导体. 我们于 1988年3月1日 ,在一个新的体系,TI-Ba-Ca-Cu-O中获得了迄今超导转变温度最高的超导体.其零电阻温度为114K,并在1…     

铋系氧化物高温超导相晶格软化研究

本文报道了在液氮温区以上铋系高 T_c 超导相变温穆斯堡尔谱的实验结果.穆斯堡尔无反冲因子随温度变化表明,在超导转变温度 T_c 以上,铋系高 T_c 相的 Cu-O 层中出现了明显的晶格软化现象,这种与晶格软化相联系的结构不稳定行为可认为是超导转变的前驱效应.在 Cu-O 层上发生的品格软化的特殊性质,对超导电性的影响不能忽略.     

高Tc超导材料R—T曲线的动态测量

引言 Y·Ba·Cu·O超导材料的出现,使超导体的转变温度Tc提高到90K以上,当前由于大学物理实验在超导体转变温度Tc测试方面还是个薄弱环节,我们设计了动态测量高Tc超导体转变温度的实验装置,测量Y·