凝聚態(tài)物理導(dǎo)論

1、凝聚態(tài)物理導(dǎo)論文獻閱讀凝聚態(tài)物理導(dǎo)論文獻閱讀 李慶李慶C CO ON NT TE EN NT TS S超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀荷蘭物理學(xué)家荷蘭物理學(xué)家 OnnesOnnes在在 1911 1911 年發(fā)現(xiàn)了一個年發(fā)現(xiàn)了一個非同尋常的現(xiàn)象：非同尋常的現(xiàn)象：Hg Hg 在在 4.2 K4.2 K附近的電阻附近的電阻突然跳躍式下降到儀器突然跳躍式下降到儀器測不到的最小值。測不到的最小值。超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介l在在19331933年，年，MeissnerMeissner和和 Ochsenfeld Ochsenfeld發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)了

2、超導(dǎo)體 的另一種性質(zhì)：邁斯納效應(yīng)。的另一種性質(zhì)：邁斯納效應(yīng)。l邁斯納效應(yīng)是指：邁斯納效應(yīng)是指：不管加磁場的次序如何超導(dǎo)體不管加磁場的次序如何超導(dǎo)體內(nèi)磁場感應(yīng)強度總是等于零。內(nèi)磁場感應(yīng)強度總是等于零。它與加磁場的歷史無關(guān)。它與加磁場的歷史無關(guān)。MeissnerMeissner超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介 1957 年，巴?。辏投。↗. Bardeen）、庫珀（）、庫珀（L. V. Cooper）和）和施里弗（施里弗（J. R. Schrieffer）從大量的實驗中發(fā)現(xiàn)了影響超導(dǎo)電性）從大量的實驗中發(fā)現(xiàn)了影響超導(dǎo)電性的物理規(guī)律，并建立了著名的的物理規(guī)律，并建立了著名的 BCS 理論。理論。 在很低

3、的溫度下，這個結(jié)合能可能高于晶格原子振動的能量。這樣，“copper”對將不會和晶格發(fā)生能量交換，也就沒有電阻，形成所謂“超導(dǎo)”。 在很長一段時間內(nèi)，BCS 理論成功推出了大多數(shù)超導(dǎo)體的許多性質(zhì)。 他們認為：電子在晶格中移動時會吸引鄰近格點上的正電荷導(dǎo)致格點的局部畸變，形成一個局域的高的正電荷區(qū)域。 這個局域的高的正電荷區(qū)域會吸引自旋相反的電子，和原來的電子以一定的結(jié)合能相結(jié)合形成所謂的“copper”對。超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)歷史簡介在在 1985 年之前，人們發(fā)現(xiàn)的最高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的超年之前，人們發(fā)現(xiàn)的最高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)體為導(dǎo)體為 Nb3Ge，它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為，

4、它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為 23K。1986 年，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度大于年，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度大于 23K 的的 LaBaCuO 體系被體系被發(fā)現(xiàn)，它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為發(fā)現(xiàn)，它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為 35K。在在 1987 年，高于液氮溫度年，高于液氮溫度(77K)的超導(dǎo)體的超導(dǎo)體 YBa2Cu3O7被被發(fā)現(xiàn)了，且它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為發(fā)現(xiàn)了，且它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為93K這之后，大量的銅氧這之后，大量的銅氧化物超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)化物超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)2008 年，鐵基材料在年，鐵基材料在 O 位摻雜位摻雜 F 發(fā)現(xiàn)其具有超導(dǎo)電性。發(fā)現(xiàn)其具有超導(dǎo)電性。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)又一次引發(fā)了世界范圍內(nèi)有關(guān)研究超導(dǎo)體這一現(xiàn)象的出現(xiàn)又一次引發(fā)了世界范圍內(nèi)有關(guān)

5、研究超導(dǎo)體的熱潮。的熱潮。超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用用u從材料來分類，可分為三大類，即元素超導(dǎo)體、合金或從材料來分類，可分為三大類，即元素超導(dǎo)體、合金或化合物超導(dǎo)體、氧化物超導(dǎo)體化合物超導(dǎo)體、氧化物超導(dǎo)體( (超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷) )。u從超導(dǎo)態(tài)時磁通量的穿透情況來看，超導(dǎo)體大致可以分從超導(dǎo)態(tài)時磁通量的穿透情況來看，超導(dǎo)體大致可以分為第為第 I I 類超導(dǎo)體和第類超導(dǎo)體和第 II II 類超導(dǎo)體。類超導(dǎo)體。u人們在探索超導(dǎo)理論的同時，對超導(dǎo)材料的探索也很躍，人們在探索超導(dǎo)理論的同時，對超導(dǎo)材料的探索也很躍，超導(dǎo)材料可以分為常規(guī)超導(dǎo)體和非常規(guī)超導(dǎo)體兩類。超導(dǎo)材料可以分為常規(guī)超導(dǎo)體和非常

6、規(guī)超導(dǎo)體兩類。u從臨界轉(zhuǎn)變溫度可分為：低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料從臨界轉(zhuǎn)變溫度可分為：低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料兩類。兩類。超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用用由于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，臨界電流密度等原因，工業(yè)上由于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，臨界電流密度等原因，工業(yè)上一般采用高溫超導(dǎo)一般采用高溫超導(dǎo)體。而實現(xiàn)超導(dǎo)材料的應(yīng)用應(yīng)該體。而實現(xiàn)超導(dǎo)材料的應(yīng)用應(yīng)該具備下列幾個條件：具備下列幾個條件： 一，盡可能高的臨界條件一，盡可能高的臨界條件 二，可以加工成帶材，線二，可以加工成帶材，線 材或薄膜（可塑性好）材或薄膜（可塑性好） 三，成本盡可能低三，成本盡可能低而從當(dāng)前的研究領(lǐng)域來看，超導(dǎo)體的應(yīng)用主要分為強電應(yīng)用而從

7、當(dāng)前的研究領(lǐng)域來看，超導(dǎo)體的應(yīng)用主要分為強電應(yīng)用和弱電應(yīng)用兩部分。和弱電應(yīng)用兩部分。 超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用用強電方面的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：強電方面的應(yīng)用主要包括以下幾個方面： 一，超導(dǎo)儲能與輸電 二，超導(dǎo)故障電流限制器 三，高溫超導(dǎo)電機 四，高溫超導(dǎo)變壓器 五，超導(dǎo)懸浮列車弱電領(lǐng)域的應(yīng)用主要根據(jù)超導(dǎo)體的弱電領(lǐng)域的應(yīng)用主要根據(jù)超導(dǎo)體的 Josephson Josephson效應(yīng)。效應(yīng)。主要產(chǎn)品有超導(dǎo)計算機、超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）超導(dǎo)微波器件、超導(dǎo)天線、高溫超導(dǎo)濾波器件無損檢測等。電子對通過兩塊超導(dǎo)金屬間的薄絕緣層（厚度約為10埃）時發(fā)生的量子力學(xué)隧道效應(yīng)。約瑟夫森約

8、瑟夫森相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀材料的原子平均價電子數(shù)和其超導(dǎo)電性之間的經(jīng)驗關(guān)系材料的原子平均價電子數(shù)和其超導(dǎo)電性之間的經(jīng)驗關(guān)系貝爾電話實驗室貝爾電話實驗室 新澤西州的默里希爾新澤西州的默里希爾科學(xué)家研究了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和其平均原子價電子數(shù)之間的關(guān)系，科學(xué)家研究了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和其平均原子價電子數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)發(fā)生的最佳條件是平均原子價電子數(shù)在發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)發(fā)生的最佳條件是平均原子價電子數(shù)在5 5和和7 7的時候。的時候。相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀文獻背景：文獻背景：作者在之前的一篇文章中討論了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和其原子核外電子排布的關(guān)系發(fā)現(xiàn)平均原子價電子數(shù)（R）稍小于5時，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度趨向于達到最大值。但

9、是最近發(fā)現(xiàn)過渡金屬及其化合物還有锝（Tc）卻有更高的R值。文獻目的：文獻目的：解釋這種異常現(xiàn)象，使得理論可以包含解釋最近發(fā)現(xiàn)的化合物、合金和金屬。相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)元素锝有接近科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)元素锝有接近11K11K的超導(dǎo)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，然后意識到轉(zhuǎn)變溫度，然后意識到R R值稍小于值稍小于5 5時超導(dǎo)時超導(dǎo)轉(zhuǎn)變值最大是不合理的。因為轉(zhuǎn)變值最大是不合理的。因為TcTc的的R R值為值為7 7 作者又發(fā)現(xiàn)元素超導(dǎo)性作者又發(fā)現(xiàn)元素超導(dǎo)性在第六列上有一個對稱的關(guān)在第六列上有一個對稱的關(guān)系。如下圖：系。如下圖：相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀作者列舉出了幾個例證來說明其經(jīng)驗公式的正確性作者列舉出了幾個例證來說明其經(jīng)驗公式的正確性例1 以元素銠（Rh）在元素鋯（Zr）中摻溶的問題來說明Rh-Zr合金的最大超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生在R值略小于5的時候。相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀相關(guān)文獻閱讀