《超导材料新进展》PPT课件

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1、SeminarI高温超导材料的研究进展报告人：周海指导老师：周正有班级：金属051班目录研究背景高温超导材料的简介高温超导材料的制备超导材料的最新进展高温超导材料的应用和发展前景研究背景1911年，荷兰莱顿实验室的卡末林·昂纳斯(KarnerlnghOnns)首次在4．2K时发现水银零电阻现象即超导现象。他于1913获得诺贝尔奖。柏诺兹(Bednorz)和缪勒(Miiller)于1986年发现超导转变温度在3OK温区的高温铜氧化物超导体，为进一步发现在液氮温区值的高温超导体开辟了道路。他们于1987年获诺贝尔奖。钇系YBCO(YBa2Cu3O7-x)和铋系BSCCO(Bi2Sr2Ca2

2、Cu3Oy)材料的发现使高温超导材料走入实用化阶段。超导材料的研究在当今与纳米科技相结合走入一个全新的时代。我国在中长期科技规划中把高温超导材料列为重点发展的前沿课题（2006-2020）。研究背景一些高温超导体之Tc值研究背景高温超导材料的简介超导材料的基本物理特征：零电阻现象完全抗磁性（迈斯纳效应）超导态并非仅取决于温度(临界电流和临界磁场)普通导体超导体零电阻零电阻是超导体的一个重要特性，实验表明：超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关，还与外磁场强度和通过超导体的电流有关，这意味着存在临界电流，超过临界电流就会出现电阻.零电阻高温超导材料的简介迈斯纳效应迈斯纳效应又叫完全抗磁

3、性，1933年迈斯纳发现，超导体一旦进入超导状态，体内的磁通量将全部被排出体外，磁感应强度恒为零，且不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要进入超导状态，超导体就把全部磁通量排出体外。NNS降温降温加场加场S注：S表示超导态N表示正常态高温超导材料的简介观察迈纳斯效应的磁悬浮试验在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于锡的转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘然升起，升至一定距离后，便悬空不动了，这是由于磁铁的磁力线不能穿过超导体，在锡盘感应出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了排斥力，磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥力减弱到与磁铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。高温超导材料的简介逐渐增大磁场到

4、达一定值后，超导体会从超导态变为正常态，把破坏超导电性所需的最小磁场称为临界磁场，记为Hc。有经验公式：Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)正常态HHc(0)Tc临界磁场超导态高温超导材料的简介临界电流超导体无阻载流的能力也是有限的，当通过超导体中的电流达到某一特定值时，又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电流称为临界电流，记为Ic。目前，常用电场描述Ic(V)，即当每厘米样品长度上出现电压为1V时所输送的电流。Ic(V)IV失超高温超导材料的简介超导材料的分类：常规超导体(如Nb-Ti合金)高温超导体(如YBa2Cu3O7-x)非晶超导材料复合超导材料(如超导线带材料)重费米

5、子超导体(如CeCu2Si2)有机超导材料(如富勒烯等修饰的化合物)超导材料高温超导材料的简介高温超导材料的简介BCS超导理论:（美国科学家巴丁、库柏和施里弗提出）库柏对1电子通过声子作为媒介产生相互吸引作用并逐渐超过库仑斥力，相成束缚对即库柏对。2在超导基态各个电子的动量可以不同，但是每个库柏对却集中在零动量上。2002年，诺贝尔奖得主Laughlin提出Gossamer超导理论。德国马克斯·普朗克协会和普林斯顿大学1999年4月宣布，通过中子散射实验，揭示了高温超导金属氧化物电子自旋对的特殊行为。高温超导材料的结构特征:层状钙钛结构组元导电层（铜氧层）Cu-O6八面体Cu-O5四方

6、锥Cu-O4平面四边形载流子库层孔穴型电子型调节载流子浓度提供耦合机制高温超导材料的简介钇钡铜氧化物（YBa2Cu3O7-x)超导体高温超导材料的例子1987年朱经武、吴茂昆、赵忠贤等发现，Tc>90K,超导转变温度打破了液氦，解决了阻碍超导技术应用的瓶颈问题。美国贝尔实验室采用快中子辐射氧化钇钡铜单晶体，使临界电流密度提高了100倍，达6×10５A/cm2，美国马萨诸萨理工学院用在超导材料中掺入银等加热处理的方法，解决了材料的脆弱问题，使强度比超导陶瓷提高了10倍，适用于作输电线.我国则早已制成零电阻为83．7K的超导材料和零电阻为77K的超导薄膜.高温超导材料的例子铋锶钙铜氧化物（

7、Bi-Sr-Ca-Cu-O）超导体Bi2Sr2Can-1CunO2n+4n=12201相n=22212相n=32223相n=42234相Cu-O层Bi2O2层钙钛矿层高温超导材料的例子Tc>100K;Tl-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了125K;Hg-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了135K,高压下Tc达到了164K。---MichaelVershinin,ShashankMisra,etal.Science,303,1995(2004).高温超