凝聚態(tài)物理導(dǎo)論

凝聚態(tài)物理導(dǎo)論文獻(xiàn)閱讀李慶CONTENTS超導(dǎo)歷史簡介超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用相關(guān)文獻(xiàn)閱讀荷蘭物理學(xué)家Onnes在1911年發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非同尋常的現(xiàn)象：Hg在4.2K附近的電阻突然跳躍式下降到儀器測不到的最小值。超導(dǎo)歷史簡介在1933年，Meissner和Ochsenfeld發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體

的另一種性質(zhì)：邁斯納效應(yīng)。邁斯納效應(yīng)是指：不管加磁場的次序如何超導(dǎo)體內(nèi)磁場感應(yīng)強(qiáng)度總是等于零。它與加磁場的歷史無關(guān)。Meissner超導(dǎo)歷史簡介

1957年，巴丁（J.Bardeen）、庫珀（L.V.Cooper）和施里弗（J.R.Schrieffer）從大量的實(shí)驗(yàn)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BCS理論。

在很低的溫度下，這個(gè)結(jié)合能可能高于晶格原子振動(dòng)的能量。這樣，“copper”對將不會(huì)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(shí)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(rèn)為：電子在晶格中移動(dòng)時(shí)會(huì)吸引鄰近格點(diǎn)上的正電荷導(dǎo)致格點(diǎn)的局部畸變，形成一個(gè)局域的高的正電荷區(qū)域。

這個(gè)局域的高的正電荷區(qū)域會(huì)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)變溫度的超導(dǎo)體為Nb3Ge，它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為23K。1986年，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度大于23K的LaBaCuO體系被發(fā)現(xiàn)，它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為35K。在1987年，高于液氮溫度(77K)的超導(dǎo)體YBa2Cu3O7被發(fā)現(xiàn)了，且它的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為93K這之后，大量的銅氧化物超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)2008年，鐵基材料在

O

位摻雜F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)體的熱潮。超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用從材料來分類，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(超導(dǎo)陶瓷)。從超導(dǎo)態(tài)時(shí)磁通量的穿透情況來看，超導(dǎo)體大致可以分為第

I

類超導(dǎo)體和第

II

類超導(dǎo)體。人們在探索超導(dǎo)理論的同時(shí)，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。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。超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用由于超導(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)體。而實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)材料的應(yīng)用應(yīng)該具備下列幾個(gè)條件：

一，盡可能高的臨界條件

二，可以加工成帶材，線

材或薄膜（可塑性好）

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(qiáng)電應(yīng)用和弱電應(yīng)用兩部分。超導(dǎo)材料的分類和應(yīng)用強(qiáng)電方面的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

一，超導(dǎo)儲(chǔ)能與輸電

二，超導(dǎo)故障電流限制器

三，高溫超導(dǎo)電機(jī)

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Josephson效應(yīng)。主要產(chǎn)品有超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、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(shí)發(fā)生的量子力學(xué)隧道效應(yīng)。約瑟夫森相關(guān)文獻(xiàn)閱讀材料的原子平均價(jià)電子數(shù)和其超導(dǎo)電性之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系貝爾電話實(shí)驗(yàn)室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(jià)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(jià)電子數(shù)在5和7的時(shí)候。相關(guān)文獻(xiàn)閱讀文獻(xiàn)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(jià)電子數(shù)（R）稍小于5時(shí)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度趨向于達(dá)到最大值。但是最近發(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(xiàn)目的：解釋這種異?，F(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(xiàn)閱讀科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)元素锝有接近11K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，然后意識(shí)到R值稍小于5時(shí)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變值最大是不合理的。因?yàn)門c的R值為7作者又發(fā)現(xiàn)元素超導(dǎo)性在第六列上有一個(gè)對稱的關(guān)系。如下圖：相關(guān)文獻(xiàn)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)閱讀作者列舉出了幾個(gè)例證來說明其經(jīng)驗(yàn)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(shí)候。相關(guān)文獻(xiàn)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)閱讀結(jié)論：作者認(rèn)為1.超導(dǎo)電性和和原子核外價(jià)電子數(shù)是有