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…     

氧含量对Tl-1212薄膜超导特性的影响

通过在氩气中的低温热处理降低氧含量 ,可使富氧的Tl 12 12薄膜的超导电性明显得到提高 .富氧的Tl 12 12薄膜是在氧气中高温下生成的 ,超导转变温度Tc 一般为 80～ 90K .去氧处理后 ,当氧含量为最佳值时 ,Tc 可以升高到 10 0K ;临界电流密度Jc 也有显著提高 ,77K温度下Jc 最高可以达到 1.8× 10 6A/cm2 .伴随Tc 和Jc 的提高 ,薄膜的晶格常数和表面形貌也有相应变化 .     

高Tc超导体的临界电流和磁体应用

1987年高温超导材料的发现,给人以希望.甚至有人预言一个新时代的到来,在石器、青铜、铁器和半导体时代之后会是超导体时代.超导体时代的大多数应用,取决于利用其零电阻特性制作强磁体的可能性.这要求能将超导材料制成线材,在强磁场下临界电流超过10’A/cm2。 传统的超导体线材,如 Nb-Ti线,Nb3Sn线,由于转变温度Tc较低,只能在液体氦温度下工作,带来诸多不便.氧化物高温超导材料,Tc在液氮温度之上,似乎可在77K 以上使用,但存在两个主要的问题.一个通常称做“弱连接”或“颗粒超导电性”问题,材料中晶界等弱连接区限制了材料临界电流的大…     

一种简便测量超导材料R-T曲线的装置

Y-Ba-Cu-O系列高Tc氧化物超导材科的出现,使超导研究成为当前最热门的课题.随着Tc超过液氮温度,不但使该类超导材料的应用成为可能,而且使缺少低温液氦设备的单位也可以加入到超导研究的行列中.本文介绍一套十分简易的装置,可以用来快速测量超导材料的R-T 曲线,并有较满意的精确度和准确度. 测量装置如图1(a)所示.在普通的暖水瓶或杜瓦瓶中装入液氮作为低温装置.图1中1为紫铜片作成的传热片,其尺寸如图1(b)所示,2为样品台.样品台的材料采用六方氮化硼(hBN)烧结体,它是一种高温高压实验中常用的传热介质,其特点是既有好的传热性能,又兼有…     

1987年凝聚态物理进展简介

1987年里,凝聚态物理中最大的新闻是保持了13年之久的最高超导转变温度由23K惊人地增加到90K以上,它冲破了液氮障碍,在科学、技术和新闻界引起一场空前激烈的风暴.在奋斗了75年而Tc只增加了19K之后,物理学家和材料科学家在大约75天的时间里将这个增量接近于翻了两翻.在接下去的几个月中,世界上数以千计的科学家从事于复制、变更、改进以及最重要的了解这种铜氧化物超导体的工作.科学和经济上的投资是非常巨大的,已取得的进展和仍存在的挑战也是很多的. 问题的关键在于:高Tc超导电性对于铜氧化物材料是特殊的(如果不是独一无二的话);超导电…     

高温超导体的电子比热研究

在vanHove奇异性背景下,从BardeenGooperSchrieffer超导理论和二维紧束缚能带结构出发,推导了各向异性的d波序参量方程和d波的电子比热公式,并研究了在临界温度Tc处的电子比热跃变和低温下电子比热的温度行为及掺杂关系.得出了考虑到vanHove奇异性可以提高Tc处的比热跃变以及d波低温电子比热与温度的平方成线性关系的结论. 关键词：     

高温超导体的电子比热研究

在vanHove奇异性背景下,从BardeenGooperSchrieffer超导理论和二维紧束缚能带结构出发,推导了各向异性的d波序参量方程和d波的电子比热公式,并研究了在临界温度Tc处的电子比热跃变和低温下电子比热的温度行为及掺杂关系.得出了考虑到vanHove奇异性可以提高Tc处的比热跃变以及d波低温电子比热与温度的平方成线性关系的结论.     

超导材料、理论新进展及应用前景

 自从1911年卡末林·昂尼斯首次发现超导电性以来,已经历了四分之三世纪以上的岁月了.然而,人类对超导电性的研究和应用仍然没有达到完美的境地.尽管如此,超导电性学科和技术仍已步入它的青壮年时期,并且人们认识到:一旦室温超导材料被发现,则人类现代技术文明的一切都将随之发生巨大变革.一、高温氧化物新超导材料的发现直到1985年,人类发现的超导材料的超导转变温度T_c都较低,只能在液态氦温度下工作,这个条件限制了超导技术的应用.想方设法提高T_c是几十年来人们努力寻求的目标,其中一个方向就是研究氧化物超导体.这始于几十年前,从当时的尺度来看,已获得T_c值不算很低的研究结果,因而一直受到关注.     

N(O)的分布与原子核外电子的分布、V与电离势的关联

BCS超导电性微观理论中提出超导材料的超导转变温度Tc由θ(临近费米界面电子之间的相互吸引),λeff=N(O)V(N(O)在费米界面每单位能量的一种自旋Bloch态密度;V=平均,电子对在-ω<ε<ω在区域中跃迁的矩阵元Vkk′能为衡量的平均矩阵元)决定,并给出计算公式.基于高Tc超导材料的特征,用电负性均衡原理分析了由于在高Tc超导材料中的元素有化学键的形成,N(O)和V具有特殊的变化,电声子机制可以产生高Tc超导电性。     

氮化物的超导转变温度可望达到30K吗?

NaCl结构的碳化物与氮化物是高超导转变温度(Tc)材材的候选者,其中MoN是“高温”超导体的第一候选者,它的Tc可望达到30K.其根据有两条:第一,这些材料的费米面电子态密度N(EF)较高,第二,电声子矩阵元大,这说明金属-碳键和金属-氮键的强度高.这两个属性都有利于提高Tc,但是它们也导致结构不稳定性而难以制成化学计量比的结构,或导致磁不稳定性而使超导电性淬灭. 对某些具有NaCl结构的过渡金属碳化物和氮化物的能带结构和超导性质进行了计算,结果与实验值符合得很好.所以最近有人预言NaCl结构的MoN是一种Tc可达30K的超导材料. Mo-N的…     

超导材料的各向异性特征与超导转变温度T_c

在本文中,以电声子机制超导电性理论为基础,用电负性均衡原理研究了由于超导材料的各向异性引起的电子态密度分布的不均匀性,晶格稳定性的差异性及超导材料中元素成键特征对超导转变温度影响的特征,提出了在各向异性的超导材料中电声子机制可以产生高的超导转变温度Tc.     

H 离子辐照对 NbN 薄膜的微观结构和超导性能影响

氮化铌(NbN) 低温超导薄膜是用于制作超导器件的典型材料. 基于 NbN 超导薄膜的超导纳米线单光子探测器(SNSPD) 在量子通信、 暗物质探测、 激光测距等领域都有着广泛应用. 本工作借助中国科学院兰州近代物理所320 kV 低能重离子综合研究平台采用300-keV H1 + 离子对7 nm 厚度的低温超导材料 NbN 超薄膜进行了离子辐照, 得到了辐照前后超导转变温度Tc 及超导能隙 Δ(0) 、 费米面附近电子态密度 N0 等其他材料参数的变化, 为借助离子辐照手段改善 NbN SNSPD 性能提供了实验参考.     

超导材料中1-ω部分、ω部分对超导电性影响的特征

在本文中,根据超导材料组成的结构特征,以电声子机制为基础,研究了在超导材料中超导部分(导电层部分)1-ω与非超导部分(载流子库部分)ω对超导材料的超导转变温度Tc的影响具有本质上的不同,提出了在超导材料中,ω部分通过转移电荷增加1-ω部分的N(O)部分、强化θ促使Tc增加.     

关于超导材料LaNiC_2和CsNi_2Se_2上临界磁场的两带理论研究

本文根据两带Ginzburg-Landau理论对两能隙超导体的上临界磁场进行了研究,得到了上临界磁场随温度变化关系的精确解.并将所得的理论结果与中心对称超导材料CsNi_2Se_2及非中心对称超导材料LaNiC_2的实验数据进行对比,两者符合得极好,充分说明了这两种镍基材料CsNi_Se_2和LaNiC_2的两能隙超导特征.同时理论分析结果也说明两带Ginzburg-Landau理论对描述中心对称和非中心对称的两能隙超导体均适用.     

脉冲激光沉积法制备(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 涂层导体

(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 是超导转变温度Tc 约为116 K 的无毒铜氧化物超导材料, 在迄今为止的超导材料中, 高压法制备的(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 多晶块材在液氮温区具有最高的不可逆场 Hirr ~ 15 T. 为了实现(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导材料的规模化制备, 本文利用脉冲激光沉积技术在 LaMnO3/MgO/Y2 O3/Al2 O3/Hastelloy 柔性金属基底上依次外延生长了 LaAlO3 帽子层和(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导薄膜. X 射线衍射实验结果表明(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 薄膜沿a 轴外延生长, 电学输运数据表明(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 薄膜的超导转变温度Tc onset 为115K, 零电阻温度Tc0 为52 K, 不可逆场为9 T@35 K. 本文首次报道了(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 在柔性金属缓冲层衬底的成功制备, 推动了(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导材料的实用化进程.     

磁控溅射多层沉积Nb_3Sn超导薄膜北大核心CSCD

Nb3Sn金属合金是一种性能优良的超导材料。磁控溅射多层沉积是用两个溅射源分层沉积铌和锡,再经过高温退火后获得超导薄膜的方法。用这种方法所获得的超导薄膜的原子组分的调整比较方便,对于Nb3Sn的研究较为有利。实验测量了样品的超导参数和晶格参数,其超导临界温度(Tc)可达17 K,剩余电阻率(RRR)为5左右。需要进一步研究相关工艺,以便提高RRR,从而使这种方法在超导加速腔的制造中得到应用。     

温度与外加磁场对近零介电常数区超导材料光学特性的影响研究

基于二流体模型,对三种结构模型就温度及外加磁场对超导材料光学特性的影响进行了研究.由于超导材料的折射率依赖于温度及外加磁场,超导材料的光学特性也随之变化.分析结果表明,TE波和TM波随温度与外加磁场的变化是一致的.在确定的温度下,超导材料光学特性随外加磁场的增加单调变化.但在确定的外磁场下,存在一转折温度,以该转折温度为分界点,超导材料的光学特性随温度表现出不同的变化规律.     

磁控溅射多层沉积Nb_3Sn超导薄膜

Nb3Sn金属合金是一种性能优良的超导材料。磁控溅射多层沉积是用两个溅射源分层沉积铌和锡,再经过高温退火后获得超导薄膜的方法。用这种方法所获得的超导薄膜的原子组分的调整比较方便,对于Nb3Sn的研究较为有利。实验测量了样品的超导参数和晶格参数,其超导临界温度(Tc)可达17 K,剩余电阻率(RRR)为5左右。需要进一步研究相关工艺,以便提高RRR,从而使这种方法在超导加速腔的制造中得到应用。     

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·     

点热源触发的超导复合材料低温广义热传导特性分析北大核心CSCD

本文针对超导材料在低温和跨温区环境下的热传导特性,基于广义热传导理论并考虑超导材料低温下的比热、热导率的温度依赖性,建立了一描述超导复合带材在点热源触发下的非线性热传导模型.采用有限元法进一步求解获得了超导复合带材低温和跨温区环境下的温度场演化特征.研究结果表明:低温下超导复合材料的参数温度依赖性对其温度分布与热传导特性有着显著影响,其随初始环境温度的升高而逐渐减弱;热松弛时间对低温下超导材料的热传导具有显著影响.另外,文中还讨论了超导复合材料不同铜超比对其低温热传导的影响等.