超導(dǎo)物理研究及其研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2024-09-12 00:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ce (SQUID) ? Threshold for SQUID: 1014 T ? Magic field of heart:1010 T ? Magic field of brain: 1013 T 49 1 5 20 2 . 0 7 1 02h Te s la me ?? ? ? ?1986年以前超導(dǎo)研究過程 ? 1911年 Onnes發(fā)現(xiàn) Hg在 ? 1933年 Meissner效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) ? 19111932年間 , 以研究元素的超導(dǎo)電性。 Hg、 Pb、 Sn、 In、Ta… . ? 19321953年，發(fā)現(xiàn)了許多具有超導(dǎo)電性的合金。 如 PbBi， NbC， MoN， MoRe…… . ? 19531973年，發(fā)現(xiàn)了一系列 A15型超導(dǎo)體和三元系超導(dǎo)體。 如 Tc?17K的 V3Si， Nb3Sn； 特別是 Nb3Ga， Nb3Ge Tc? 其中 1957年提出了 BCS理論 (1972年諾貝爾物理獎 ) 1962年發(fā)現(xiàn)了 Josephson效應(yīng) (1973年諾貝爾物理獎 ) 50 19731986年 ? 超導(dǎo)臨界溫度的提高，停滯不前。 Tc= Nb3Ge (1973年發(fā)現(xiàn) ) ? 非常規(guī)超導(dǎo)體研究得到了蓬勃發(fā)展 重 Fermi子超導(dǎo)體 非晶態(tài)超導(dǎo)體 低載流子密度超導(dǎo)體 磁性超導(dǎo)體 低維無機(jī)超導(dǎo)體 超晶格超導(dǎo)體 有機(jī)超導(dǎo)體 51 7. 高溫氧化物超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) ? 1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物L(fēng)aBaCuO4，其臨界溫度約為 35K。由于陶瓷性金屬氧化物一般來說是絕緣物質(zhì)，因此這個發(fā)現(xiàn)意義非常重大，他們獲得了 1987年的諾貝爾物理學(xué)獎。 1987年在超導(dǎo)材料的探索中又有新的突破 ， 美國休斯頓大學(xué)物理學(xué)家朱經(jīng)武小組與中國科學(xué)院物理研究所趙忠賢等人先后宣布制成臨界溫度約為 92K的超導(dǎo)材料 YBCO。 1988年初 ， 日本宣布制成臨界溫度達(dá) 110K的 BiSrCaCuO超導(dǎo)體 。至此 ， 人們終于實(shí)現(xiàn)了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的夢想 ，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)史上的重大突破 。 這類超導(dǎo)體由于其臨界溫度在液氮溫度 （ 77K） 以上 ， 因此被稱為高溫超導(dǎo)體 。 1986年 M252。ller 和 Bednorz 發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體 54 ? 1987 Nobel Prize for Physics La2xBaxCuO4 35K YBa2Cu3O7 90K BiSrCaCuO 80K,110K TlBaCaCuO 130K 1992 HgBaCaCuO 135K (幾萬個大氣壓 165K) Discovery of HTSC Bednorz and Muller, Z. Physik B64, 189, (1986) 2022911 55 YBaCuO的超導(dǎo)體微觀結(jié)構(gòu) 繆勒、柏諾茲、朱經(jīng)武和趙忠賢 高溫超導(dǎo)體難以用 BCS理論解釋 ? 超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 Tc大大超出 BCS理論極限 40K。 ? 正常態(tài)非常反常（ T Tc) 不符合通常金屬的理論 —郎道費(fèi)米液體理論 ? 高溫超導(dǎo)體是強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系 ? 超導(dǎo)能隙 ?具有強(qiáng)的各向異性 – d波對稱性 ? 奇怪的同位素效應(yīng)： BCS理論給出： Tc ∝ M?, ?=, M為同位素質(zhì)量 高溫超導(dǎo)體： ? ~ 0 59 高溫超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) ? 在結(jié)構(gòu)上看 ,是類鈣鈦礦結(jié)構(gòu) , 銅和氧在 ab方向上形成了 CuO2平面 , 層狀結(jié)構(gòu)特性 . ? CuO2平面是導(dǎo)電平面 ,是主要的 .電子特性具有準(zhǔn)二維特性 . ? 有人說 : 只要有 CuO2平面和可移動的載流子 ,就必定是個超導(dǎo)體 YBa2Cu3O7 結(jié)構(gòu) Y Ba CuO面 CuO鏈 60 高溫超導(dǎo)體是 II類超導(dǎo)體 ? La系： La2xXxCuO4 (X=Ca, Sr, Ba) (也稱 214相 ) ? Y系： YBa2Cu3O7 (也稱 123相 )， Y可用其它稀土元素替代。 稀土元素： (Sc), Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu。 除 Ce、 Pr、 Pm等以外，都能形成 90K超導(dǎo)體。 ? Bi系：有 Bi 220 221 2223等系列。 ? Tl系：有 Tl 220 221 2223系列 和 Tl 120 121 1223等系列。 。 ? Hg系：有 Hg 120 121 1223等系列。 ? 其它，如 (Sr,Ca)CuO2 等。 61 Common structure model of HTSC 62 63 Electronic Phase Diagram of HTSC 2022911 64 Superconducting Gap Functions (0,?) (?,0) (?/2,?/2) swave gap dwave gap 65 贗能隙現(xiàn)象與預(yù)超導(dǎo)配對 傳統(tǒng)超導(dǎo)體 Cooper對的出現(xiàn)與建立相干性同步完成 . 一般單電子 高溫超導(dǎo)體 Tc 一般單電子 Cooper Pairs BoseEinstein Condensation T* Tc 漲落的 Cooper對 相干的 Cooper對： BEC 66 67 8 Fe基超導(dǎo)體 LnO1xFx
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