本讲目的-固体物理学.PDF

本讲目的 • 与超导电现象有关的基本概念？ * 借助于澄清以下几个概念展开 超导体不是理想导体Meissner效应 Cooper对超导机制 超导能隙拆散Cooper对所需能量 8/~jgche/ 超导电性 1 第32讲、专题：超导电性 I. 传统超导现象及其微观理论 1. 低温超导现象 • 临界温度、电流、磁场 2. 超导体是否理想导体？ • Meissner效应 3. Cooper对 • 超导能隙 4. Josephson效应 II. 铜氧化物高温超导 1. 氧化物超导的发现 2. 结构共性与超导电性 8/~jgche/ 超导电性 2 I、传统超导现象及其微观理论 • 1911年, H. K. Onnes (1913得诺贝尔奖) • 1957年, J. Bardeen, L. N. Cooper and J. R. Schrieffer (BCS理论，1972得诺贝尔奖) • 1962年, B. D. Josephson (1973得诺贝尔奖) 8/~jgche/ 超导电性 3 1、低温超导现象 关于低温时金属电阻的推测 R 1. 如完全来源于电子—声子散 射，极低温时T5下降 2. 如来源于杂质、缺陷散射， 则电阻与温度无关趋于常数 3. 如金属中载流子浓度随T下降 而减少，则电阻反而上升 • 但1911年Onnes发现，在临界 温度T =4.15K以下，汞进入 c 了一个新的状态：电阻为 零，或，电流一旦建立，永 不衰减他称其为超导态 T 8/~jgche/ 超导电性 4 Onnes发现超导现象 • 与新技术有密切联系 * 1908年荷兰物理学家 Onnes成功液化氦气， T4.2K，开创了低温物 理研究 • 1911年 * 为观察杂质电阻，选择 当时可提纯最高的水银 * 发现4.15K附近水银电阻 突然消失 * 这条曲线是可逆 * Onnes因此而获1913年 的Nobel物理奖 8/~jgche/ 超导电性 5 材料 T /K 材料 T /K • 随后的研究表明 c c Sn 3.72 Nb Ge 23.2 * 很多金属都有这 3 种性质：有28种 Tl 2.39 Nb Ga 20.3 2 元素在常压下具 In 3.40 Nb Sn 18.0