弗留里希-巴丁超导电理论

一、引论 §1.超导电现象概况的一般介绍 §2.几个主要的微观超导电理论二、电子和离子运动的哈密顿式 §3.电子和离子间的互作用 §4.电子的屏蔽作用 §5.电子经过离子偶合作用所引起的互作用三、弗留里希-巴丁超导电理论 §6.弗留里希超导电模型 §7.弗留里希理论的几个困难的地方 §8.巴丁理论四、总结参考文献     

著名物理学家巴丁教授来我国讲学

美国著名物理学家巴丁(J·Bardeen)教授应中华人民共和国教育部和北京大学校长周培源的邀请于1980年5月来我国讲学.巴丁教授曾两次获得诺贝尔桨金物理奖.第一次是在1956年与勃拉丁(Brattain)和肖克莱(Schockley)合得的,得奖是由于其半导体理论导致晶体管的发明.第二次是在1972年由于他和年轻的物理学家库珀(Cooper)、施里弗(Schrieffer)一起创立了超导电性的微观理论(现通称为BCS理论). 巴丁教授在北京大学讲学期间,作了有关“超导问题的发展与近况”、“超导计算机发展近况”、“量子阶异质结激光器”等方面内容的报告共7次.对近年来在…     

成功源于勤奋、毅力与协作——纪念约翰·巴丁逝世20 周年

 约翰·巴丁（John Bardeen, 1908～1991）是迄今为止唯一的一位在同一领域中两次获得诺贝尔物理学奖的科学家。1956 年, 巴丁与W. 布拉顿（Brattain）以及W. 肖克利（Shockley）由于在半导体研究方面的突出贡献, 并且发现了晶体管效应而获得诺贝尔物理学奖。第二次获奖是由于超导微观理论（BCS 理论）的建立, 巴丁与L. N. 库珀（Cooper）和J. R. 施里弗（Schrieffer）一起分享了1972 年的诺贝尔物理学奖。     

超导研究领域中的马梯亚斯奖、巴丁奖和昂纳斯奖

2011年是超导电性发现100周年.本文介绍了除诺贝尔奖之外,专门在超导研究领域设立的3个物理学奖项:马梯亚斯奖、巴丁奖和昂纳斯奖.这3个奖项分别奖励在超导材料、超导理论和超导实验领域做出卓越贡献的物理学家.迄今为止,已有35位著名物理学家获此殊荣.     

超导微观理论及其进展浅说

一、引 言 从1911年发现金属的超导现象到1957年超导微观理论的建立,经过了将近半个世纪。在这期间,一大批杰出的物理学家在实验和理论方面作了艰苦的努力和广泛的探索,逐步揭示出产生超导性的微观机制与物理图象,使人们对超导现象的认识逐步深化.再借助于40年代后期开始研究、50年代初期发展起来的量子场论方法,在1957年由巴丁(Bardeen)、库珀(Cooper)、施里弗(Schrieffer)三人共同创立了近代超导微观理论.这就是著名的BCS理论. 本文将扼要地介绍关于超导性的基本实验结果,实验及理论的研究怎样引导人们去认识这一重大的物理问题,介绍B…     

超导体产生的强磁场如何测量?

 一、超导体能产生强磁场自1911年荷兰科学家昂内斯发现超导现象以后,许多大科学家绞尽脑汁设法从理论上解开这一奇妙现象之谜.经过了漫长的努力,超导现象终于在1958年为三个美国科学家巴丁、库珀、施莱弗联合提出的一项理论(即著名的BCS理论)所基本解释,这三位科学家也因此荣获了诺贝尔物理学奖.六十年代以来,由于第二类超导体的制造工艺日益进步,超导技术已逐步取得了不少实际应用.数年前发现的高温超导现象,已成为家喻户晓的事实了.     

第三届全国青年超导学术研讨会暨中国青年超导协会成立大会简讯

第三届全国青年超导学术研讨会暨中国青年超导协会成立大会于1991年10月12—17日分别在北京和承德召开.来日全国各地及赴日留学生代表141人参加了会议.大会共收到中文摘要201篇,英文论文全文132篇,其中97篇论文已收入会议论文集(中国物理快报1991年10月号增刊).并在会前出版发行,可在各收藏单位图书馆查阅. 国家科学技术委员会、国家自然科学基金委员会、中国科学院教育局和数理化局的有关领导出席了开幕式并讲话.国家超导中心著名超导专家赵忠贤教授、中国科技大学张裕恒教授、北京大学尹道乐教授和国家超导技术委员会首席专家甘子钊教授应…     

ReB_2和WB_2电声耦合的第一性原理研究

采用基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法研究了过渡金属化合物ReB2和WB2的声子和电声耦合作用.结果表明,ReB2和WB2都存在弱的电声耦合,电声耦合常数分别为0.23和0.44.电声耦合作用主要来源于B原子振动声子关联模式的贡献.估算得到ReB2的超导温度大约在0~1.5K,WB2的超导温度在0.8~10.7K(取μ*=0.15~0时).研究结果表明ReB2和WB2是一类弱的电声耦合超导体,WB2的超导温度大于ReB2的超导温度.     

微电子技术的先导——纪念晶体管诞生七十周年

<正>今天,晶体管在大众的视线里已不多"见",但却在生活中处处都有,它是20世纪伟大的科学发明之一,并助力了现代电子计算机的发展。第一只晶体管由贝尔实验室的科学家在1947年发明,他们也因此而获得了1956年诺贝尔物理学奖,他们分别是肖克利(W.Shockley,1910~1989)、布拉顿(W.Brattain,1902~1987)和巴丁(J.Bardeen,1908~1991)(图1)。     

约瑟夫森效应的历史、性质与应用

 1.约瑟夫森效应的历史1959年,美国物理学家加埃弗(ＩｖａｒＧｉａｅｖｅｒ)做了一个重要的实验:他把一块超导体和一块正常导体连接在一起,中间放一块很薄的绝缘介质,这层绝缘介质对于电子来说就是一个势垒,当他在连接起来的超导体和正常导体两边加上电压后,发现电子可以穿过,他把这种现象叫做隧道效应。1960年加埃弗将两边换成超导体,仍然产生了隧道效应。但是,加埃弗的实验现象并没有引起科学界的足够重视,因为在超导研究的初期人们就已经知道,超导电流是由电子对构成的,电子对穿过绝缘层的可能性太小了。     

AlB_2型WB_2超导电性的第一性原理研究

采用基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法研究了WB_2型WB_2和AlB_2型WB_2的带心声子性质,计算了AlB_2型WB_2的电声耦合作用和超导转变温度.结果表明,AlB_2型WB_2的电声耦合常数为0.87.电声耦合作用主要来源于B原子振动声子关联模式的贡献.估算得到AlB_2型WB_2的超导温度为16~22.2K(取μ~*=0.15~0.1时).研究结果表明AlB_2型WB_2是一类较强的电声耦合超导体.     

AlB2型WB2超导电性的第一性原理研究北大核心CSCD

采用基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法研究了WB_2型WB_2和AlB_2型WB_2的带心声子性质,计算了AlB_2型WB_2的电声耦合作用和超导转变温度.结果表明,AlB_2型WB_2的电声耦合常数为0.87.电声耦合作用主要来源于B原子振动声子关联模式的贡献.估算得到AlB_2型WB_2的超导温度为16~22.2K(取μ~*=0.15~0.1时).研究结果表明AlB_2型WB_2是一类较强的电声耦合超导体.     

著名物理学家约翰·巴丁及其两次中国之行

介绍著名物理学家巴丁两次获诺贝尔物理学奖的科学探索历程;回顾了巴丁对中国的两次访问和对中国科技、教育发展的关注与支持;从巴丁的科学精神和他善于发挥个人智慧与科学团队的集体创造力中汲取有益的启示与思考.     

射频超导腔的低温烘烤研究

射频超导腔在高场下的Q-slope严重影响到高加速梯度的获得.研究表明100—150°C低温烘烤(Bake)对改善超导腔的Q-slope有比较好的效果. 本文在大量超导腔Bake实验的基础上, 对Bake进行了系统的研究. 研究结果显示, 电抛光(EP)超导腔经过Bake后, 平均加速梯度和高Q值(1×10¹⁰)时的加速梯度均增加3.5MV/m以上, 最大加速梯度时的Q值得到增加, Q-slope得到改善. 对Bake温度的研究表明, 在最佳Bake温度范围内, 高的Bake温度能得到相对高的Q值. 对比化学抛光(BCP)和EP超导腔可知, 要得到好的加速性能, 需要60—80μm的EP.超过10—15μm的BCP会使EP超导腔品质下降. 用氧扩散模型对Bake作出了解释.     

Al_2O_3衬底MgB_2薄膜的超导特性随薄膜厚度的变化

近来超薄MgB2薄膜被认为在研制新型超导电子器件方面具有比较重要的应用前景,对其超导特性的研究同时对理解低维度情形下的多带超导电性也有重要意义.在(0001)Al_2O_3衬底上,我们利用混合物理化学气相沉积方法生长了一系列厚度在50 nm至10 nm的MgB2超导薄膜,测量了薄膜的电阻率—温度曲线及其在不同磁场下的超导转变,考察了薄膜的基本特性参数如超导转变温度T_c、剩余电阻比RRR及超导上临界磁场H_(c2)等随薄膜厚度d的变化.测量发现H_(c2)(T)随温度变化呈现出线性依赖关系,反映出MgB_2薄膜的两带超导特性.随着d的降低,发现薄膜的T_c及RRR值逐渐下降,0 K时的H_(c2)(0)逐渐升高.进一步地,我们发现薄膜的T_c与H_(c2)(0)都随RRR值呈现出比较单调的变化:T_c随RRR值降低而降低,H_(c2)(0)随RRR值降低而升高,表明RRR值是影响薄膜超导特性的比较重要的变量.依照两带超导理论对此现象的分析表明,与薄膜的RRR值降低相伴随的可能是MgB_2薄膜内σ带电子和π带电子的带间散射率的增强.     

Al_2O_3衬底MgB_2薄膜的超导特性随薄膜厚度的变化

近来超薄MgB_2薄膜被认为在研制新型超导电子器件方面具有比较重要的应用前景,对其超导特性的研究同时对理解低维度情形下的多带超导电性也有重要意义.在(0001)Al_2O_3衬底上,我们利用混合物理化学气相沉积方法生长了一系列厚度在50nm至10nm的MgB_2超导薄膜,测量了薄膜的电阻率—温度曲线及其在不同磁场下的超导转变,考察了薄膜的基本特性参数如超导转变温度T_c、剩余电阻比RRR及超导上临界磁场H_(c2)等随薄膜厚度d的变化.测量发现H_(c2)(T)随温度变化呈现出线性依赖关系,反映出MgB_2薄膜的两带超导特性.随着d的降低,发现薄膜的T_c及RRR值逐渐下降,0K时的H_(c2)(0)逐渐升高.进一步地,我们发现薄膜的T_c与H_(c2)(0)都随RRR值呈现出比较单调的变化:T_c随RRR值降低而降低,H_(c2)(0)随RRR值降低而升高,表明RRR值是影响薄膜超导特性的比较重要的变量.依照两带超导理论对此现象的分析表明,与薄膜的RRR值降低相伴随的可能是MgB_2薄膜内σ带电子和π带电子的带间散射率的增强.     

基于铌超导隧道结的亚毫米波直接检测器

基于铌(Nb)超导隧道结(STJ)的亚毫米波直接检测器可以达到宽频带响应,高灵敏度,适于组建大规模阵列的要求,满足亚毫米波段射电天文观测等应用领域的需求.本文设计了在650 GHz波段的约10%有效带宽的Nb STJ直接检测器,宽带耦合采用了分布式结阵列的方法,把多个同样尺寸的STJ用一根超导微带线串行连接.12个STJ在平面对数—周期天线的两翼组成2组6结阵列,构成一个检测器.通过对STJ阵列的详细分析,宽带所需要的N个谐振峰的结合需要N个短超导电感的双结通过N—1个长超导电感交替隔开.在液氦温度(4.2 K)下实际测量得到的检测器中心频率为655 GHz,带宽约50 GHz,直接检测的电流响应率约为1 A/W.     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

与In扩散进GaAs中相关的超导相的发现

一、背 景 1991年6月10日美国加州大学伯克利分校材料科学系J.M.Baranowski等人发表文章,题为“Evidence for Superconductivity inLow-Temperature-Grown GaAs”.[1]此文详细报道了他们用LT-GaAs(用分子束外延方法低温生长的GaAs样品)在电子自旋共振谱仪(EPR)上,采用磁场调制微波吸收的方法(FMMA),在温度T-10K时,观察到微波吸收的突变,这个行为清楚地表明:在这个温度下存在相变,这与高温超导体微波吸收特征相似.与此同时,又进行了迈斯纳效应的实验,从而证实了LT-GaAs中存在超导相. 关于超导相的起源,作者认为是由于LT-GaAs样…