上游充通大学 1.1. 超导体简介 1.1.1.超导现象简介 超导现象是指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，而这一温度称为超导转变温 度(T:)。超导现象的特征是零电阻和完全抗磁性。 1911年春，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在用液氦将汞的温度降到4.15K时， 发现汞的电阻降为零。他把这种现象称为超导性。后来昂内斯和其他科学家陆续发现其他一 些金属也是超导体。昂内斯因为这项重大发现而获得1913年的诺贝尔物理学奖。 1933年，德国物理学家迈斯纳发现了超导体的完全抗磁性，即当超导体处于超导状态 时，超导体内部磁场为零，对磁场完全排斥，即迈斯纳效应。但当外部磁场大于临界值时， 超导性被破坏。 1952年，科学家发现了合金超导体硅化钒。1986年1月，德国科学家约翰内斯·贝德 诺尔茨和瑞士科学家卡尔·米勒发现陶瓷性金属氧化物可以作为超导体，从而获得了1987 年诺贝尔物理学奖。1987年，美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及中国内地 科学家赵忠贤相继在钇-钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到90水以上，液氮的“温度壁 垒”(77K)也被突破了。1987年底，铊钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到 125K。从1986年一1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。大约1993 年，铊-汞铜-钡钙-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到138K。 2008年二月初，Hideo Hosono教授的团队再度发表铁基层状材料La[o1-xFx]FeAs(x=0.05 ,0.12)在绝对温度26K时存在超导性，从此研究铁基超导体便在世界上形成一股热潮。 1.2.超导体发展现状 目前研究的比较多的几种超导体分别是稀士钡铜氧，铁基超导体，硼化镁以及一些新型 的有机超导体（如富勒烯和碳纳米管）。世界各地的课题组目前的工作集中在两个方面，一 是寻找到更高的临界转变温度，二是解释高温超导的机理，具体地说，做的工作有提升已发 现的超导体的临界转变温度，还有发现新的超导体材料。 此外，超导体的研究也分不同尺度，主要有粉末，块体，线材和薄膜方向。不同尺度的 研究通常是针对不同领域的不同应用。 下面简单介绍几种目前研究的比较多的超导体。根查阅的文献，在准静水压力下，高温 超导体最高的临界转变温度已经达到164K四，离干冰升华点195K仅差31K。如果T:能提升 到干冰升华点，无疑高温超导体的应用将会开阔起来。 Te 材料 种类 195 干冰升华点 164 HgBa2Cam-iCumO2m+2+8(m=1,2,and 3) (Under quasi-hydrostatic pressure) 138 Hg12Tl3Ba3oCa3oCu45O127 REBCO(稀土钡铜氧) 110 BizSr2CazCu3010 92 YBa2Cu3O7 77 液氮沸点 43 SmFeAs(O,F) 铁基超导体 41 CeFeAs(O,F) 40 MgB2 二硼化镁 20 液氢沸点 18 NbSn 金属低温超导体 4.2 Hg 以下几种都是目前研究较多，同时仍然很有科研潜力的超导材料。1.1. 超导体简介 1.1.1. 超导现象简介 超导现象是指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，而这一温度称为超导转变温 度（Tc）。超导现象的特征是零电阻和完全抗磁性。 1911 年春，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在用液氦将汞的温度降到 4.15 K 时， 发现汞的电阻降为零。他把这种现象称为超导性。后来昂内斯和其他科学家陆续发现其他一 些金属也是超导体。昂内斯因为这项重大发现而获得 1913 年的诺贝尔物理学奖。 1933 年，德国物理学家迈斯纳发现了超导体的完全抗磁性，即当超导体处于超导状态 时，超导体内部磁场为零，对磁场完全排斥，即迈斯纳效应。但当外部磁场大于临界值时， 超导性被破坏。 1952 年，科学家发现了合金超导体硅化钒。1986 年 1 月，德国科学家约翰内斯·贝德 诺尔茨和瑞士科学家卡尔·米勒发现陶瓷性金属氧化物可以作为超导体，从而获得了 1987 年诺贝尔物理学奖。1987 年，美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及中国内地 科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-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，铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到 125K。从 1986 年－1987 年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近 100K。大约 1993 年，铊-汞-铜-钡-钙-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到 138K。 2008 年二月初，Hideo Hosono 教授的团队再度发表铁基层状材料 La[O1-xFx]FeAs (x= 0.05 –0.12)在绝对温度 26K 时存在超导性，从此研究铁基超导体便在世界上形成一股热潮。 1.2. 超导体发展现状 目前研究的比较多的几种超导体分别是稀土钡铜氧，铁基超导体，硼化镁以及一些新型 的有机超导体（如富勒烯和碳纳米管）。世界各地的课题组目前的工作集中在两个方面，一 是寻找到更高的临界转变温度，二是解释高温超导的机理，具体地说，做的工作有提升已发 现的超导体的临界转变温度，还有发现新的超导体材料。 此外，超导体的研究也分不同尺度，主要有粉末，块体，线材和薄膜方向。不同尺度的 研究通常是针对不同领域的不同应用。 下面简单介绍几种目前研究的比较多的超导体。根查阅的文献，在准静水压力下，高温 超导体最高的临界转变温度已经达到 164K [1]，离干冰升华点 195K 仅差 31K。如果 Tc 能提升 到干冰升华点，无疑高温超导体的应用将会开阔起来。 Tc 材料 种类 195 干冰升华点 164 HgBa2Cam-1CumO2m+2+δ(m=1, 2, and 3) (Under quasi-hydrostatic pressure) 138 Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127 REBCO(稀土钡铜氧) 110 Bi2Sr2Ca2Cu3O10 92 YBa2Cu3O7 77 液氮沸点 43 SmFeAs(O,F) 铁基超导体 41 CeFeAs(O,F) 40 MgB2 二硼化镁 20 液氢沸点 18 NbSn 金属低温超导体 4.2 Hg 以下几种都是目前研究较多，同时仍然很有科研潜力的超导材料