[工學(xué)]20xx超導(dǎo)材料(編輯修改稿)
2025-04-18 00:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ”。 由于邁斯納效應(yīng)，物質(zhì)進入超導(dǎo)態(tài)后，內(nèi)部磁場不僅保持不變，而且實際上等于零。因此超導(dǎo)體是理想的抗磁體。 超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)態(tài)的兩個既相互獨立又相互聯(lián)系的基本屬性。 單純的零電阻現(xiàn)象并不能保證邁斯納效應(yīng)的存在，但零電阻現(xiàn)象是邁斯納效應(yīng)存在的必要條件。 因此，衡量一種材料是否是超導(dǎo)體，須看是否同時具備零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)。 三、 超導(dǎo)隧道效應(yīng) ? 1957年超導(dǎo) BCS理論 (可用于解釋當(dāng)時實驗上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的所有超導(dǎo)現(xiàn)象 )建立后不久 ,受半導(dǎo)體隧道效應(yīng)的啟示（日本物理學(xué)家江崎于同年發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體的隧道效應(yīng)并研制成功隧道二極管）， 1960年美籍挪威裔物理學(xué)家賈埃弗（ I. Giaever）發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)隧道效應(yīng)。1973年兩人分享了該年度的諾貝爾物理學(xué)獎的一半。 ? 什么是隧道效應(yīng)？基于 1927年海森伯格提出的不確定原理，微觀粒子存在隧道效應(yīng)，即微觀粒子可以有一定的概率越過比自己動能大的勢壘。 1960年賈埃弗利用超導(dǎo)薄膜技術(shù)制備了 SIN隧道器件（隧道結(jié)），并成功測定了超導(dǎo)體的能隙結(jié)構(gòu)。 SIN隧道結(jié)結(jié)構(gòu) :Pb(S)Al2O3(I)Al(N) 鉛 Pb臨界溫度 : 鋁 Al臨界溫度 : 絕緣層 Al2O3的厚度為 3nm （ 1）當(dāng)隧道結(jié)兩端電壓為零時，沒有電流通過； （ 2）當(dāng)隧道結(jié)兩端加上偏壓，并使 Pb 的電勢高于 Al的電勢時，有電流通過；如果所加電壓足夠大，高于某一閾值時，電流明顯增強，此時就產(chǎn)生了隧道效應(yīng)。 曲線 1：隧道結(jié)兩端的 Pb、 Al都處于正常態(tài)時 曲線 2：隧道結(jié)兩端中的一端 Pb處于超導(dǎo)態(tài)時 ? 基于 Giaever的工作， 1962年 Josephson從理論上預(yù)言 SIS超導(dǎo)隧道結(jié)將會出現(xiàn)下列奇特的物理現(xiàn)象： （ 1）當(dāng)超導(dǎo)隧道結(jié)兩端電壓為零時，存在一超導(dǎo)電流，其臨界電流密度有一最大值，稱為超導(dǎo)電子對隧道電流； （ 2）當(dāng)超導(dǎo)隧道結(jié)兩端電壓不為零時，存在交變的超導(dǎo)電子對隧道電流，且其頻率與電壓成正比；如果再外加一交變的電磁場，則會對超導(dǎo)電流起頻率調(diào)制作用，結(jié)果會在 IV曲線上出現(xiàn)一系列臺階。 曲線（ a）：無外加磁場時 曲線（ b）：有外加磁場時 ? 1963年，另外兩位物理學(xué)家（美國貝爾電話實驗室的 Anderson和 Rowell）用實驗（ SnSnOPb超導(dǎo)隧道結(jié)）證實了Josephson的預(yù)言。 ? 1973年， Josephson獲得了諾貝爾物理學(xué)獎的一半。 Josephson效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了超導(dǎo)隧道電子器件的出現(xiàn)，給當(dāng)今的微電子技術(shù)注入了新的活力。 第三節(jié) 超導(dǎo)材料的應(yīng)用 (Application of superconducting materials) 超導(dǎo)材料的應(yīng)用大致可分為三類： （強電應(yīng)用） ：發(fā)電，輸電和儲能 (利用零電阻特性來獲得大電流 )(超導(dǎo)導(dǎo)線、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)發(fā)電機、超導(dǎo)強磁體 (磁懸浮列車、熱核聚變反應(yīng)堆等 ) （弱電應(yīng)用） ：超導(dǎo)計算機、超導(dǎo)量子干涉儀、濾波器、微波器件等（約瑟夫森效應(yīng)） 超導(dǎo)發(fā)電機 利用超導(dǎo)導(dǎo)線制成的超導(dǎo)發(fā)電機，其單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高 5～ 10倍，達 1萬兆瓦，而體積卻減少 1/2，整機重量減輕 1/3，發(fā)電效率提高 50％。 特點：輸出功率大，體
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