中国科学院物理研究所超导国家重点实验室

超导电性是指材料在低温下电阻完全消失的一种物理现象。超导电性的研究一直是凝聚态物理的重要课题,对基础理论创新和应用技术发展两方面都有着重要的意义。自1911年荷兰物理学家Onnes发现超     

近代物理讲座 第七讲 超导电性

上世纪末和本世纪初低温制冷技术迅速发展,1908年Leiden实验室在Onnes指导下实现了氦气液化,在此基础上再用减压降温技术,他们获得了4.2K到1K的低温.在新的低温区测量了金属电阻特性变化,1911年 Onnes发现在4.2K附近水银的电阻已经降到该实验室仪器无法测出的程度.估计,在1.5K时水银的电阻与0℃水银电阻之比小于十亿分之一,而且电阻是在4.2K附近突然下降到这种无法测出的程度的.1912年对锡和铅也发现了这种电阻突然消失现象.1913年在Onnes发表的论文中首次提出超导电性(Superconductivity)这个名词,即认为水银在4.2K附近进入了一个新的…     

中国科学院物理研究所超导国家重点实验室

超导电性是指材料在低温下电阻完全消失的一种物理现象。超导电性的研究一直是凝聚态物理的重要课题,对基础理论创新和应用技术发展两方面都有着重要的意义。自1911年荷兰物理学家Onnes发现超导电性以来,已经有5次诺贝尔物理学奖授予和超导相关的研究。1986年铜氧化合物超导体     

液态氦帮助计算

最有趣的一个物理现象,被称为超导电性的,已为大家知道将近半世纪了。超导电性就是在一定的、十分低的温度下(大致从-260到-270°摄氏),许多金属和它们的合金突然对通过它们的电流不再有电阻。电流在这种导体里可以整年整月的周流不息,几乎完全不衰减。但是,这仅仅对于足够微弱的电流来说才是正确的;假如电流大于某个一定的数值,那么就像在(升)高温度时的情形一样,电阻突然恢复了。这种现象的正确情景还没有弄清楚,但有一点是已确实地知道了的:超导体排出微弱电流的磁场(即超导体中磁场此时为零——译者),但是不能抗拒数值超过了一定     

用于液氦温区离子注入的低温装置

本文报道一种用于液氦温区离子注入的低温装置。利用它可以在T<10K的低温条件下进行离子注入,并就地进行1.7—300K的电阻测量。作为应用实例,给出了Al/Si多层膜低温离子束混合的实验结果。实验表明,装置的建立为研究亚稳或非晶材料的超导电性及其他低温性质,提供了一种有力的手段。     

三重兼并费米子拓扑半金属MoP高压超导相的低压截获

碳化钨结构的三重兼并费米子拓扑半金属MoP高压下发生超导转变，然而，高压超导相能否在低压甚至常压截获尚不清楚.本文对两个密封于金刚石对顶砧中的MoP高压超导相在室温条件下进行快速卸压，通过测量低温电阻对温度的依赖关系，验证能否在低压甚至常压截获高压超导相.实验结果表明：初始压力61.5 GPa的样品#1,超导电性可截获的最低压力为44.2 GPa;初始压力95.0 GPa的样品#2,超导电性可截获的最低压力为3.5 GPa.     

神奇的超导现象

我们知道，物体根据其导电与否可以分为绝缘体和导体，导体相对绝缘体来说本质区别是它们的电阻率不同．如果某一物体的电阻变为零会出现超导现象．电阻率为零，即完全没有电阻的状态称为超导态．超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料电阻变为零的性质。     

超导合金物理

超导现象在1911年已被荷兰物理学家卡姆林-翁纳斯(Kamerlingh-Onnes)发现。他研究氦温度(接近氦沸点,即从绝对零度算起等于4.2°K)下金属的电阻,观察到大约在4°K时,水银的电阻突然下降为零。此后,在很多纯金属和合金中也观察到这种现象,因而称之为超导电性。不同金属转变为超导态的温度不同,但都很低,以铌化锡合金(Nb_3Sn)为最高,为18°K。     

Bi2Sr2Co2O8体系中Pb替代及I插层对其结构和物性的影响

自今年3月在NaxCo2O4 Yh2o中发现超导电性以来,具有层状结构的Co系氧化物又受到人们广泛的关注.本文在成功合成具有misfit层状结构Bi2Sr2Co2Oy单相样品的基础上,通过Pb对Bi的部分替代、以及I的插层,成功地使其c轴由1.49nm增至1.87nm,并对其输运性质和磁性质进行了系统研究.结果发现:Pb的部分替代并没有使该体系的电阻-温度关系行为发生显著变化,但在低温下使样品呈现自旋玻璃态行为;I的插入不仅使其c轴长度增加,而且样品变为半导体,并不呈现超导电性,在低温下同样呈现自旋玻璃态行为.同时对Pb替代及I插层效应进行了讨论.     

高温超导体的发展现状及应用

 所谓超导,是指一定温度、压力下,一些金属合金和化合物的电阻突然为零的性质。1911年初荷兰物理学家Ｈ.ＫａｍｅｒＬｉｎｇｈ-Ｑｎｎｅｓ发现汞在4.2Ｋ附近出现零电阻,1911年2月至5月间他连续发表多篇论文,公布了两项重要发现:一是超导体电流越强,临界转变点越低。二是即使不是纯汞,电阻消失方式也和纯汞一样。人们一直寻求温度更高的超导体,因为低温下是很不实用的。最初人们把目标局限于金属及其合金材料,因而到1973年也仅找到Ｔｃ为23.2Ｋ的ＮｂＧｅ。科学的圣果固然诱人,但摘果的过程却是曲折的。     

液氮温度下Si~ 离子注入对急冷Al-Si-Ge合金超导电性的影响

本文报道,在液氮温度下Si~ 离子注入对急冷Al-Si-Ge合金超导电性的影响。结果表明,经低温离子注入后的样品,存在一个T_c更高的超导转变。     

高温超导材料特性测试装置

高温超导电性是物理学的前沿课题,具有重大的应用前景。低温的获得和控制、各类温度传感器和液面计的特性、电阻的四引线测量法、乱真电动势的判定和消除、数据的计算机处理等,都是物理实验的重要内容。利用精心研制的装置所做的实验,有利于培养学生严谨的科学态度和求实精神。     

四方和正交YBa2Cu3O7-x体系的输运性质

测量了一系列在不同淬火温度下制得的单相YBa₂Cu₃O_7-x样品的电阻和热电势率。热电势率与温度的关系表明,在正交结构的超导体中,存在声子曳引峰,而在四方结构的样品中,声子曳引峰消失,说明电-声子相互作用对超导电性有影响。根据热电势率数据,估算了样品的费密能和载流子浓度。 关键词：     

高压调控的磁性量子临界点和非常规超导电性

通过化学掺杂或者施加高压等调控手段抑制长程磁有序可以实现磁性量子临界点,在其附近往往伴随出现诸如非费米液体行为或者非常规超导电性等奇特物理现象.相比于化学掺杂,高压调控具有不引入晶格无序和精细调控等优点.利用能提供良好静水压环境的立方六面砧和活塞-圆筒高压低温测量装置,首先系统研究了具有双螺旋磁有序结构的CrAs和MnP单晶的高压电输运行为,分别在P_c≈0.8 GPa和8 GPa实现了它们的磁性量子临界点,并在P_c附近分别观察到T_c=2 K和1 K的超导电性,相继实现了铬基和锰基化合物超导体零的突破;然后,详细测量了FeSe单晶高压下的电阻率和交流磁化率,绘制了详尽的温度-压力相图,揭示了电子向列序、长程反铁磁序和超导相之间的相互竞争关系,特别是在接近磁有序消失的临界点P_c≈6GPa附近观察到T_c~(max)=38.5K的高温超导电性,表明临界反铁磁涨落对FeSe中的高温超导电性起重要作用.     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品.复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成,电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用,随LCMO相含量增加,复合样品的超导转变温度逐渐降低,进而失去超导电性.在分析实验数据基础上,我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究,并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理.     

LaAlO3/SrTiO3异质界面磁场调控的反常金属态

自LaAlO₃/SrTiO₃异质界面发现高迁移率的二维电子气以来,其二维超导电性、界面磁性和自旋轨道耦合等诸多物理性质已经被广泛研究.对于二维超导体,零温下超导-反常金属相变的起源仍然是一个悬而未决的问题.传统理论认为在超导-绝缘量子相变中只存在2种基态,即库珀对的超导基态和绝缘基态.然而在研究超导颗粒膜中超导电性的演化与厚度和温度的关系时发现,存在一个中间金属态破坏了超导体和绝缘体之间的直接过渡.这种中间金属态的标志性特征是,在超导转变温度之下存在饱和的剩余电阻,与之对应的基态称作反常金属态.本文主要对在LaAlO₃/SrTiO₃(001)异质界面磁场诱导的超导-反常金属量子相变进行了系统的研究.在没有外加磁场的情况下,电阻-温度(R-T)曲线和电流-电压(I-V)特性曲线表明样品在超导转变温度之下处于超导态.外加磁场会导致样品在低温下出现饱和电阻、正的巨磁阻和低电流范围内的线性I-V曲线.另外,霍尔电阻在一定的磁场之下会出现零电阻平台,而此时纵向电阻不为零,表现出明显的玻色金属态的特征.研究结果...     

近藤(Kondo)效应介绍

在稀磁合金中,由于杂质与传导电子的交换作用,使这类系统的低温电子特性表现出一系列的反常.最早观测到的是在电阻随温度变化的曲线上出现极小;其次是磁化率偏离居里定律,有效磁矩随温度降低连续减小,以及比热和热功率在低温下出现宽峰等一系列反常现象.日本物理学家近藤(J.Kondo)首先对电阻极小现象作出了正确的理论解释,并提出了深入研究的基本问题,大大活跃了这一研究领域,从此人们将稀磁合金中低温反常现象的研究通称为Kondo效应. 一、电阻极小现象 早在1930年Meissner和Voight[1]就观测到金(Au)的电阻温度曲线在10K附近出现了一个浅…     

超导电性研究近况

在第十五届国际低温物理会议上超导电性方面的论文有170篇,其中邀请报告12篇。     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品．复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成，电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用，随LCMO相含量增加，复合样品的超导转变温度逐渐降低，进而失去超导电性．在分析实验数据基础上，我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究，并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理．     

磁悬浮列车与超导

据悉,在不久的将来,建造从北京到上海的长距离磁悬浮列车,到那时,乘坐磁悬浮列车从上海到北京只需4个小时. 超导是超导电性的简称,它是指金属、合金及其氧化物的电阻变为零的性质.自1911年荷兰物理学家昂纳斯(H.K.Onnes)发现低温超导现象以来,对超导的研究和应用,特别是1986年后高温超导的研究和应用,已取得重大进展.