1、超导电性超导电性当温度下降到某临界温度之下,物质的电阻率突然下降至零,对汞,超导电性:电阻率为零,电导率为无穷大?1911年,昂内斯发现超导现象?1986年,高温超导取得突破临界温度与外加磁场相关,或曰临界磁场与温度相关OT K R cT4.2cTK 2201cccTHHTOT KcHcT失超超导相 0cHMeissner 效应效应外磁场必须小于临界磁场与外加磁场过程无关,若物质内部有磁场,则进入超导相后,磁场排出?Meissner 效应(1933年):超导体内部磁感应强度为零0B Meissner效应与超导电性是相互独立的效应cTT正常相cTT超导相超导化合物超导化合物1986年缪勒和柏诺兹
2、发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4(陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质),其临界温度约为35K高温超导体通常是指在液氮温度(高温超导体通常是指在液氮温度(77 K)以上超导的材料。)以上超导的材料。高温超导体包括四大类:90K的稀土系,110K的铋系,125K的铊系,和135K的汞系。它们都含有铜和氧,因此也总称为铜氧基超导体。LaOFeAs掺杂(掺F)材料具有超导性,临界温度26KLa可以替代为Sm、Sr、Pr、Ce、Nd、Eu、Gd等其他稀土元素,Fe可以替代为Ni、Ru。在SmOFFeAs中发现临界温度40K以上。铁基超导体:1913年,开默林昂内斯获诺贝尔物理
3、学奖年,开默林昂内斯获诺贝尔物理学奖1972年,年,J.巴丁、巴丁、L.N.库珀、库珀、J.R.斯莱弗斯莱弗提出提出BCS理论的超导性理论,获诺贝尔物理论的超导性理论,获诺贝尔物理学奖理学奖1973年,年,B.D.约瑟夫森关于固体中隧道现象约瑟夫森关于固体中隧道现象的发现,从理论上预言了超导电流能够通过的发现,从理论上预言了超导电流能够通过隧道阻挡层隧道阻挡层(即约瑟夫森效应即约瑟夫森效应),I.迦埃弗迦埃弗 美美国国 从实验上发现超导体中的隧道效应,从实验上发现超导体中的隧道效应,江崎江崎岭于奈从实验上发现半导体中的隧道效应,岭于奈从实验上发现半导体中的隧道效应,获度诺贝尔物理学奖。获度诺贝
4、尔物理学奖。和超导有关的和超导有关的Nobel物理学奖物理学奖1987年,柏诺兹和年,柏诺兹和缪勒发现了一种成分为钡、镧、缪勒发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4,其临界,其临界温度约为温度约为35K,获诺贝尔物理学奖。,获诺贝尔物理学奖。1996年,年,戴维戴维.李李、奥谢罗夫、奥谢罗夫、R.C.里查里查森发现氦森发现氦-3中的超流动性获诺贝尔物理学中的超流动性获诺贝尔物理学奖。奖。2003年,年,阿列克赛阿列克赛阿布里科索夫阿布里科索夫(Alexei A.Abrikosov),安东尼安东尼莱格特莱格特(Anthony J.Leggett)
5、、维塔利、维塔利金茨堡金茨堡(Vitaly L.Ginzburg),因在超导和超流体领域中作,因在超导和超流体领域中作出的开创性贡献,获诺贝尔物理学奖。出的开创性贡献,获诺贝尔物理学奖。伦敦第一方程伦敦第一方程nJEsssJen v sedvmeEdt?无电场时仍可以存在电流,超导电流?超导电流完全来源于超导电子的贡献0t 伦敦第一方程:sJEt稳态情况:0E 0nJ 0sJJ超导体中:ensnnnnsJJJ2seeJn en evEEtm 与方程 联立0sBJsJBEtt 伦敦第二方程:1sJB?超导体内部磁场指数衰减,若穿透深度很小,即可以解释 Meissner 效应210BB 扩散方程,
6、一维情况的解为:zO,sB JL超导体称为穿透深度210ssJJ /0,LzB zBe /0LzssJzJe7110Lm伦敦第二方程伦敦第二方程若超导体中的电流产生的磁场总是抵消外加磁场,则可以解释 Meissner效应超导体表面电流超导体表面电流超导体表面电流与外表面(真空)磁场关系 /0000LzsssLsJz dzJedzJ0snB 21snHH超导体内部磁感应强度为零,超导电流是表面电流超导体表面磁场平行于表面:210nBB0n B超导体是完全抗磁体超导体是完全抗磁体0BH可以将超导电流视为磁化电流,超导体视为磁介质010M?超导体是完全抗磁体,超导电流源于外加磁场1M 或?两种描述方式:(1)超导电流为自由电流,磁导率 (2)超导电流为磁化电流,磁导率0000BHMMH 磁通量子化磁通量子化sJEt0CdE dldt 诱导的环面超导电流维持磁通不变0,0,1,2,.2hnnne 1502.07 102hWbe 正常相cTT加外磁场cTTcTT超导磁体超导磁体超导磁体超导体环可以构成磁体超导体应用前景超导体应用前景1、强电应用、强电应用超导磁体超导悬浮2、弱电方面、弱电方面超导量子干涉仪(SQUID)超导微波器件超导计算机