浅谈超导体特性及应用

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1、浅谈超导体特性及应用浅谈超导体特性及M用姓名：蒲凌霄学号：10707020118摘要：简单介绍超导体的重要特点，超导现象，高温超导体，及其结构的特殊性，以及超导体的一些有关应用。外加上自己在学习超导体过程中的疑问和心得体会。此外，我还找來一些课外书籍作为参考，貝体的分析了超导体以及冇关于超导体的特性及其应用的冇关知识和认识，具体内容看正文所述。关键词：超导体，屆导现象，屆导应用及特性1•超导体的特性：1.1超导体特性的探索足迹1911年，荷兰科学家(Ones)用液冷却，当温度下降到4.2K时，水银的电阻完

2、全消失，这种现象称为屆导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0°C的，対一般人來说算是极低的温度。1933年，边斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，贝恠材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排ilh不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。1973年，发现超导合金一一馄错合金，其临界超导温

3、度为23.2K,这一记录保持了近13年。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究屮心报道了一•种氧化物(舗锁铜氧化物)具有35K的高温超导性。此后，科学家们儿乎每隔儿天，就有新的研究成果出现。1986年，美国研究的超导材料，其临界超导温度达到40K,液氮的“温度壁垒”(40K)被跨越。1987年，美国华裔科学家以及中国科学家相继在锂一锁一铜一氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”(77K)也被突破了。1987年底，铠一钞!一钙一铜一氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K

4、o从1986-1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近lOOKo来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用屮子散射技术，在高温超导体的一个成员单铜氧层T12Ba2CuO6+8中观察到了所谓的磁共振模式，进一步证实了这利「模式在高温超导体中存在的一般性。该发现有助于对铜氧化物超导体机制的研究。高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今己有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不

5、仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导休的特性，更反映衣缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“木征”实验现象。木期Science所报道的结果意味着屮子散射领域里一个长期存在的困惑很有可能得到解决。早在1991年，法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3（）6+6超导体单晶小发现了一个微弱的磁性信号。随后的实验证明，这种信号仅在超导体处于超导状态时才显著增强并被称为磁共振模式。这个发现表明电子的自旋以某种合作的方式产生-•种集体的有序运动，而这是常规超导体所不具有的。这种集体运动

6、有可能参与了电子的配对，并对超导机制负责，其作用类似于常规超导体内引起电子配对的品格振动。但是，在另一个超导体La2-xSrxCuO4+6（单铜氧层）中，却无法观察到同样的现彖。这使物理学家怀疑这种磁共振模式并非铜氧化物超导体的普遍现彖。1999年，在Bi2Sr2CaCu208+6单-晶上也观察到了这种磁共振信号。但曲于B12Sr2CaCu208+§-WYBa2Cu306+6一样，也貝有双铜氧层结构，关于磁共振模式是双铜氧层的特殊农征还是“普遍”现象的困惑并未得到彻底解决。理想的候选者应该是典型的高温超导

7、品体，结构尽可能简单，只具有单铜氧层。困难在于，由于中子与物质的和互作用很弱，只冇足够大的晶体才可能进行中子散射实验。随着中子散射技术的成熟，对晶体尺寸的要求已降低到0.1厘米3的量级。晶体生长技术的进步，也使T12Ba2CuO6+6单晶体的尺寸进入毫米量级，而它正是一个理想的候选者。科学家把300个毫米量级的T12Ba2CuO6+6单品以同一标准按品体学取向排列在一起，构成一个“人造”单晶，“提前”达到了屮子散射的要求。经过近两个月散射谱的搜集与反复验证，终于以确凿的实验数据显示在这样一个近乎理想的高温

8、超导单晶上也存在磁共振模式。这一结果说明磁共振模式是高温超导的一个普遍现象。而La2-xSrxCu04+6体系上磁共振模式的缺席只是“普遍”现象的例外，这对能与其结构的特殊性有关。关于磁共振模式及瓦与电子间相互作用的理论和实验研究一直是高温超导领域的热点Z一，上述结果将引起许多物理学家的关注与兴趣。20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体，1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为锁、锄、铜、氧