超导材料介绍.ppt

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1、超导材料介绍1超导概述超导电性的基本特征超导材料的种类超导材料的应用超导材料简介2一、超导概述昂内斯(中间白衣者)在他所创立的低温实验室内昂内斯(1853～1926)荷兰低温物理学家1908年成功地液化了氦气，1911年发现了某些金属在液氦温度下电阻突然消失，即“超导电性”现象，于1913年获诺贝尔奖。HgInSnPb4.15K3.4K3.7K7.2K氧氮氮90.2K77.3K4.2/1.7K31957年巴丁、库珀和施里弗合作创建了超导微观理论(BCS)，于1972年获诺贝尔奖。这一理论能对超导电性作出正确的解释，并极大地促进了超导电性和超导磁体的研究与应

2、用。4约瑟夫森和贾埃弗的发现，对于研制高性能的半导体和超导体元器件具有很高的应用价值，并导致超导电子学的建立。51986年缪勒和柏德诺兹发现了钡镧铜氧体系高温超导化合物。于1987年获得若贝尔奖。这一研究成果导致了多种液氮温区高温超导体材料的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来。6金兹伯格莱格特阿布里科索夫2003年诺贝尔物理学奖授予美国阿尔贡国家实验室的阿力克谢·阿布里科索夫、俄国莫斯科莱伯多夫物理研究所的维塔利·金兹伯格和美国伊利诺斯大学教授安东尼·莱格特，以奖励他们在超导和超流理论方面的先驱性贡献。7吴茂昆朱经武赵忠贤陈立泉钇钡铜氧化合物,19

3、87年2月，92K锶镧铜氧(1987年初，48.6K)、钡镧铜氧、钇钡铜氧系材料，铋系超导体8二、超导电性的基本特征ZeroResistance-NoPowerLossMeissnerEffect-ActasMagnetCriticalProperties-Tc,Jc,HcJosephsonEffects-ElectronTunnelling91.零电阻效应在特定的温度下材料的电阻突然消失的现象称为超导（电）现象，发生这一现象的温度叫超导转变温度Tc，也叫临界温度。材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态。具有超导态的材料称为超导材料。零电阻

4、效应是超导态的一个基本特征。不同导体的电阻-温度曲线水银的零电阻效应102.迈斯纳效应处在超导态的物体完全排斥磁场，即磁力线不能进入超导体内部，这一特征叫完全抗磁性，通常也叫做迈斯纳效应，是超导态的另一个基本特征。超导体排斥力使永久磁环悬浮11超导态为什么会出现完全抗磁性呢？外磁场在试样表面产生感应电流（b）。此电流所经路径电阻为零，故它所产生的附加磁场总是与外磁场大小相等，方向相反，因而使超导体内的合成磁场为零。由于此感应电流能将外磁场从超导体内挤出（c），故称磁抗感应电流，又因其能起着屏蔽磁场的作用，又称为屏蔽电流。12超导体与理想导体的磁性质的区别超

5、导态是一个热力学平衡现象，抗磁性可逆；理想导体的这种磁性质与加场过程有关，不可逆。13临界温度Tc临界磁场Hc临界电流密度Jc一些金属超导体临界磁场与温度的关系维持超导状态的必要条件3.超导体的临界参数14超导隧道结（约瑟夫森结）示意图弱连接超导体：S-I-S两超导体中间的绝缘（真空，正常）层也能让超导电流通过的现象叫超导隧道效应。4.超导隧道效应15电阻（率）-温度曲线，磁化率-温度曲线，比热容-温度曲线物体是否为超导体的实验判据16水银的零电阻效应MgB2的x-T曲线锡在正常态(N)和超导态(S)的比热容实例17两类超导体主要是合金和陶瓷超导体。它存在

6、有两个确定的临界磁场，即下临界场Hc1和上临界场Hc2。允许磁场通过。它们具有完全的迈斯纳效应（完全的抗磁性）。如果外部磁场过强，就会破坏超导体的超导性能。这类超导体只有两个态，即低温超导态和正常态。主要是金属超导体。第一类（I型）超导体0TcTHHc超导态正常态第二类（II型）超导体18第二类超导体HTTcNHc2SMeissnerMixedHc1第二类超导体的相图0,0==rB0,0=¹rB19FluxpenetratesabovethelowercriticalfieldHc1Superconductivitysurvivesuptotheupper

7、criticalfieldHc2TypeIIMostalloys,HTS,MgB2.混合态T

8、＝0K,0K