高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存

2010年3月 第55卷 第8期

712 16 巴金. 中国地区酸雨的长期演变及时空分布特征分析. 硕士学位论文. 北京: 中国气象科学研究院, 2008. 8—22

17 US-EPA ．Data Quality Assessment: Statistical Methods for Practitioners /EPA QA/G-9S(EPA/240/B-06/003). 2006

18 Richter A, Burrows J P, N ?? H, et al. Increase in tropospheric nitrogen dioxide over China observed from space. Nature, 2005, 437:

129—132

19 徐敬, 张小玲, 徐晓斌, 等. 上甸子本底站湿沉降化学成分变化与来源分析. 环境科学学报, 2008, 28: 1001—1006

20 杨复沫, 贺克斌, 雷宇, 等. 2001~2003年间北京大气降水的化学特征. 中国环境科学, 2004, 24: 538—541

21 胡敏, 张静, 吴志军. 北京降水化学组成特征及其对大气颗粒物的去除作用. 中国科学B 辑: 化学, 2005, 35: 169—176

22 Tang A H, Zhuang G S, Wang Y, et al. The chemistry of precipitation and its relation to aerosol in Beijing. Atmos Environ, 2005, 39:

3397—3406

23 曾凡刚, 王玮, 杨忠芳, 等. 大气气溶胶酸度和酸化缓冲能力研究. 中国环境监测, 2001, 17: 13—17

24 王玮, 汤大钢, 刘洪杰, 等. 中国PM2.5污染状况和污染特征的研究. 环境科学研究, 2000, 13: 1—5

·动 态·

高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存 高温超导体母体欠掺杂区费米面的拓扑形状是理解高

温超导体奇异物性的最基本问题, 也是20多年来在理论和

实验两方面一直争议不断悬而未决的重要问题. 中国科学

院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)周兴江研究

组与中国科学院理化技术研究所陈创天等合作, 利用自主

研制的超高分辨率真空紫外激光角分辨光电子能谱仪, 在

欠掺杂高温超导体Bi2201中第一次直接观察到费米口袋, 而且在正常态还进一步观察到费米口袋和费米弧的共存. 这些研究结果为理解高温超导体奇异正常态的性质, 检验和建立新的理论，提供了关键的实验证据. 相关研究论文发表在2009年11月19日Nature , 462(7271): 335— 338上.

（信息来源: 科学技术部《基础科学研究快报》） 自旋为1的玻色-爱因斯凝聚态在空腔中表现出强的物质-波动双稳态

华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室张

卫平研究组与合作者, 研究了弥散于单向环形空腔中自旋

为1的玻色-爱因斯坦凝聚态物质的物质-光双稳态特性.

他们发现, 通过自旋交换碰撞可导致物质整体在不同量子

态间变换. 他们的研究显示, 原子自旋混合与空腔内光的

相互作用可导致强的物质-波动, 可在空腔内制造出单光子灵敏的物质-波动双稳态. 相关研究论文发表在2009年10月16日Physical Review Letters , 103: 160403上.

（信息来源: 科学技术部《基础科学研究快报》）

高温超导材料1.29

高温超导材料 高温超导材料，是具有高临界转变温度（Tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。因主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。 1.结构 高温超导材料不但超导转变温度高，而且成分多是以铜为主要元素的多元金属氧化物，氧含量不确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）可能存在多种化合价，化合物中的大多数金属元素在一定范围内可以全部或部分被其他金属元素所取代，但仍不失其超导电性。除此之外，高温超导材料具有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异性。 已发现的高温超导材料按成分分为含铜的和不含铜的。含铜超导材料有镧钡铜氧体系（Tc=35～40K）、钇钡铜氧体系（按钇含量不同，T发生复化。最低为20K ，高可超过90K）、铋锶钙铜氧体系（Tc=10～110K）、铊钡钙铜氧体系(Tc=125K）、铅锶钇铜氧体系（Tc约70K）。不含铜超导体主要是钡钾铋氧体系（Tc约30K）。已制备出的高温超导材料有单晶、多晶块材，金属复合材料和薄膜。高温超导材料的上临界磁场高，具有在液氦以上温区实现强电应用的潜力 2.特性 超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4．2K提高到铌三锗的23．22K，才提高了19K。

1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K。 2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体.2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体.3月3日,日本宣布发现123K超导体.3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验.3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象.很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象.高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用.氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1／100.液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一. 高温超导体通常是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料。人们在超导体被发现的时候（1911年），就被其奇特的性质（即零电阻，反磁性，和量子隧道效应）所吸引。但在此后长达七十五年的时间内所有已发现的

高温超导理论

摘要 迄今（2010年）距发现高温铜氧化物超导体已25年，各派观点百家争鸣。高温氧化物超导体所涉及的物理内涵异常丰富，随着掺杂程度的变化它展现出反铁磁性、半导导电行为、超导电性、强关联电子系统以及新型金属行为等。在这里着重介绍高温超导理论中的Anderson 的空穴子（holon ）和自旋子（spin ）理论，Schrieffer 的自旋袋(spin bag)机制，邻近反铁磁的超导理论，以及Varma 的“边缘”费米液体理论等。并在最后介绍了一些关于高温超导的最新研究进展。 1．Anderson 非费米液体高温超导理论 主张高温铜氧化物超导体正常态是非费米液体的代表人物是P.W.Anderson 。1987年他提出：高温铜氧化物超导体的母体绝缘相是共振价键态或称量子自旋液体。这一理论是基于高温铜氧化物与反铁磁的邻近性，邻近金属-绝缘体相变，绝缘磁相为低自旋，具二维性和载流子密度低等特点提出的。该理论的基本突出点是：认为电荷和自旋自由度明显的分开，这与费米液体的基本点不同。 Pauling 于1938年首先提出金属的共振价键理论。Pauling 理论认为，在相邻原子上，自旋相反的两轨道电子形成共价键，而这些共价键可以在两个以上的位置之间共振（RVB ）。1973年Anderson 在针对反铁磁体的奈耳态(Neel state)和spin-peierls 态的讨论中提出了RVB 态新的绝缘体；他认为至少在二维三角格子、自旋S=1/2的反铁磁体中的反铁磁基态，可能是Bethe 在反铁磁线链上提出的单重态配对（singlet ）态类似体。Anderson 进而提出，经高阶能量修正计算表明，诸单重态配对的移动或“共振”使其状态更稳定。1987年Anderson 最为基本假设提出：母化合物La 2CuO 4的绝缘态是共振价键态（RVB 态），在共振价键态中预先存在有最近邻自旋单重态配对，在以少量二价离子（Sr 2+,Ba 2+等）掺杂后使原母化合物系统金属化，它们就对产生超导电性起作用。 对于沿格矢τ可迁移的价键中电子对可写 00 )exp ())i i i k k k b C C C C i k τττ+++↑+↓ ++ ↑-↓ ψ= ψ=ψ∑∑ （1） 对所有最近邻键的线性组合为 nn nn b b ττ ++=<> = ∑ （2） 若考虑键长分布则可写为 ()k k k b a k C C +++↑-↓ =∑ （3） 而 ()0k a k =∑ （4） 根据Hirsch 的工作，Anderson 认为对二维简单方格子也可有RVB 态。

固体理论作业--超导体

超导体与超导电性 引言： 本学期在班老师的指导下共进行了六次固体理论课的学习和讨论，每次课的学习都受益匪浅。在这六次课的学习范围内，我对超导体与超导电性及其应用非常感兴趣，因此通过自己对这部分内容的理解和对文献的调查完成了本文。 本文主要对超导体的基本性质、分类进行了简要介绍，对超导电性的物理机制进行了简单讨论，并对超导体的应用前景进行了分析和展望。 一、超导体的发现和基本性质 1908年7月10日，荷兰莱顿大学的卡末林·昂内斯成功将“永久气体”氦气液化，获得了极低温度，液体氦在一个大气压下的沸点为 4.2K（约零下269℃）。接着他开始研究金属在极低温度下的导电性能，于1911年4月8日发现提纯的金属汞，在温度降低到约4.2K 时，导体的电阻突然消失，他还发现其他金属在低温中也表现出同样的性能。出现超导现象的温度称为临界温度T c，以后又发现存在临界磁场H c，外磁场在H c以上超导现象消失。这是人类第一次发现超导现象，昂内斯也因此获得了1913年的诺贝尔物理奖。 超导现象发现后相当长的一段时间内，人们不理解超导现象的本质。1933年，迈斯纳和奥科森菲尔德发现超导体具有完全抗磁的性质：磁场不能进人超导体内，而且处于正常态的超导体在磁场中冷却到临界温度T c以下，穿过样品的磁通也完全被排除到样品外。这一现象表明，完全抗磁性不能用完全导电性来解释，因为完全导电性将把磁通捕集在样品中，它是独立于完全导电性的另一个超导体的基本特性，称为迈斯纳效应。迈斯纳效应表明超导体的磁性质是可逆的，超导性是热力学稳定状态，与达到这一状态的过程无关。可逆迈斯纳效应的存在意味着临界场H c会破坏超导性，H c应与零场下正常态和超导态之间的自由能差有关。完全导电性（电阻为零）和完全抗磁性（磁感应强度为零）是超导体的两个最基本的特性。1935年H·伦敦和F·伦敦兄弟根据这两个特性提出了唯象的超导体电动力学方程，即伦敦方程，来解释超导体的电磁现象。从伦敦方程可以导出磁场在超导体表面是指数衰减的，对常规超导体穿透深度为几十个nm量级。但伦敦方程不能处理场强比较高时的非线性效应和超导电子密度的空间变化，更不能说明超导电性形成的微观机制。 二、超导体的分类 1950年京茨堡和朗道引人有序参数，用二级相变理论描述超导态，并且提出G-L方程。

高温超导材料

高温超导材料 樊世敏 摘要自从1911年发现超导材料以来，先后经历了简单金属、合金，再到复杂化合物，超导转变温度也逐渐提高，目前，已经提高到164K(高压状态下)。本文主要介绍高温超导材料中的其中三类：钇系(YBCO)、铋系(BSCCO)和二硼化镁)，以及高温超导材料的应用。与目前主要应用领域相结合，对高温超导材(MgB 2 料的发展方向提出展望。 关键词高温超导材料，超导特性，高温超导应用 1引言 超导材料的发现和发展已经有将近百年的历史，前期超导材料的温度一直处于低温领域，发展缓慢。直到1986年，高温超导（HTS）材料的发现，才进一步激发了研究高温超导材料的热潮。经过20多年的发展，已经形成工艺成熟的第一代HTS带材--BSCCO带材，目前正在研发第二代HTS带材--YBCO涂层导体，近一步强化了HTS带材在强电领域中的应用。与此同时，HTS薄膜和HTS块材的制备工艺也在不断地发展和完善，前者己经在强电领域得到了很好的应用，后者则在弱电领域中得到应用，并且有着非常广阔的应用前景。 2高温超导体的发现简史 20世纪初，荷兰莱顿实验室科学家卡默林昂尼斯（H K Onnes）等人的不断努力下，将氦气液化［1-7］，在随后的1911年，昂尼斯等人测量了金属汞的低温电阻，发现了超导电性这一特殊的物理现象。引起了科学家对超导材料的研究热潮。从1911到1932年间，以研究元素超导为主，除汞以外，又发现了Pb、Sn、Nb等众多的金属元素超导体；从1932到1953年间，则发现了许多具有超导电性的合金，以及NaCl结构的过渡金属碳化合物和氮化物，临界转变温度（Tc）得到了进一步 Sn等超导体。直到1986提高；随后，在1953到1973年间，发现了Tc大于17K的Nb 3 年，美国国际商用机器公司在瑞士黎世实验室的科学家柏诺兹（J. G. Bednorz）和缪勒（K. A.Müller）首先制备出了Tc为35K的镧-钡-铜-氧（La-Ba-Cu-O）高温氧化物超导体，高温超导材料的研究才取得了重大突破［10,11］。临界转变温度超过90K的钇-钡-铜-氧等一系列高温氧化物超导体被发现，成为了高温超导材料

高温超导体发展趋势

超导材料具有的高载流能力和低能耗特性，使其可广泛用于能源、 交通、医疗、重大科技工程和现代国防等领域。超导技术是具有巨大 发展潜力的高技术。以铌钛和铌三锡为主的实用低温超导体的研究和 开发起始于20世纪60年代，到70年代开始广泛用于磁体技术。目前已在两方面形成了较大规模的应用。一是重大科技工程方面，主要是高 能物理研究所需的大型粒子加速器，如正在欧洲建造的周长为27km的 大型质子碰撞机LHC，以及热核聚变反应装置，如ITER和LHD等；二是在医疗诊断方面正在广泛应用的核磁共振成像系统MRI和具有较高科学 与应用价值的核磁共振谱仪NMR。 高温超导体自1986年被发现以来，在材料的各个方面，尤其是成 材技术和超导性能方面取得了很大的进展。与此同时，各种应用开发 研究也已广泛展开，并且取得了可喜的成果。HTS材料具有较高的临界 温度（Tc）和上临界磁场（Hc2），从而使超导技术的应用在材料方面 有了更广泛的选择。首先高温超导材料可以使超导技术在液氮温区实 现应用，高Hc2值使高温超导材料成为制造高场磁体（＞20T）的理想 选择。近年来，千米长线（带）材的成功制造，已使高温超导材料在 电力能源方面的应用成为现实。这些应用包括：磁体、输电电缆、电 动机、发电机、变压器、故障电流限制器等。用高温超导材料制成的 不同量级（1～20kA）的电流引线已于90年代初实现商品化，并广泛应 用于各种超导磁体系统，使得低温超导磁体可由G－M致冷机冷却，无 需液氦，实现了超导磁体可长时间稳定运行的目标。从目前的发展现 状和趋势，可以清楚地预见，在今后20年内，高温超导技术将在广泛 的领域走向实用化和商品化。 目前已发现的高温超导材料都属于氧化物陶瓷材料，不易加工成 材。同时，很强的各异性和极短的相干长度使得高临界电流密度（ Jc）只能在使晶体高度取向的情况下才能实现。在众多的高温超导材 料中，铋锶钙铜氧体系和钇钡铜氧体系最具有实用价值，所以线（带） 材的研究开发主要集中在这两类超导体。超导体的实际应用除了需要 高Jc之外，还需要材料有相当的长度（＞1km）和良好的机械性能及热 稳定性。所以同金属材料复合是必由之路。银（银）及其合金由于其 良好的稳定性和塑性，成为合适的高温超导线材基体材料。经过十余 年的研究和开发，高温超导线（带）材已取得重大进展。 铋－2223线（带）材铋－2223超导体具有较高的超导转变温度（Tc～110K）和上临界磁场（Hc2，0～100T）。特别是其层状的晶体 结构导致的片状晶体很容易在应力的作用下沿铜－氧面方向滑移。所 以，利用把铋－2223先驱粉装入银管加工的方法（PIT法），经过拉拔 和轧制加工，就能得到很好的织构。另外，在铋－2223相成相热处理 时，伴随产生的微量液相能够很好地弥合冷加工过程中产生的微裂纹， 从而在很大程度上克服了弱连接的影响。正由于这两个基本特性，使 人们通过控制先驱粉末、加工工艺及热处理技术，成功地制备出了高 Jc（＞104A／cm2，77K）长带。 目前世界上已有多家公司在开发和生产铋－2223带材。处于前列

高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存

2010年3月 第55卷 第8期 712 16 巴金. 中国地区酸雨的长期演变及时空分布特征分析. 硕士学位论文. 北京: 中国气象科学研究院, 2008. 8—22 17 US-EPA ．Data Quality Assessment: Statistical Methods for Practitioners /EPA QA/G-9S(EPA/240/B-06/003). 2006 18 Richter A, Burrows J P, N ?? H, et al. Increase in tropospheric nitrogen dioxide over China observed from space. Nature, 2005, 437: 129—132 19 徐敬, 张小玲, 徐晓斌, 等. 上甸子本底站湿沉降化学成分变化与来源分析. 环境科学学报, 2008, 28: 1001—1006 20 杨复沫, 贺克斌, 雷宇, 等. 2001~2003年间北京大气降水的化学特征. 中国环境科学, 2004, 24: 538—541 21 胡敏, 张静, 吴志军. 北京降水化学组成特征及其对大气颗粒物的去除作用. 中国科学B 辑: 化学, 2005, 35: 169—176 22 Tang A H, Zhuang G S, Wang Y, et al. The chemistry of precipitation and its relation to aerosol in Beijing. Atmos Environ, 2005, 39: 3397—3406 23 曾凡刚, 王玮, 杨忠芳, 等. 大气气溶胶酸度和酸化缓冲能力研究. 中国环境监测, 2001, 17: 13—17 24 王玮, 汤大钢, 刘洪杰, 等. 中国PM2.5污染状况和污染特征的研究. 环境科学研究, 2000, 13: 1—5 ·动 态· 高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存 高温超导体母体欠掺杂区费米面的拓扑形状是理解高 温超导体奇异物性的最基本问题, 也是20多年来在理论和 实验两方面一直争议不断悬而未决的重要问题. 中国科学 院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)周兴江研究 组与中国科学院理化技术研究所陈创天等合作, 利用自主 研制的超高分辨率真空紫外激光角分辨光电子能谱仪, 在 欠掺杂高温超导体Bi2201中第一次直接观察到费米口袋, 而且在正常态还进一步观察到费米口袋和费米弧的共存. 这些研究结果为理解高温超导体奇异正常态的性质, 检验和建立新的理论，提供了关键的实验证据. 相关研究论文发表在2009年11月19日Nature , 462(7271): 335— 338上. （信息来源: 科学技术部《基础科学研究快报》） 自旋为1的玻色-爱因斯凝聚态在空腔中表现出强的物质-波动双稳态 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室张 卫平研究组与合作者, 研究了弥散于单向环形空腔中自旋 为1的玻色-爱因斯坦凝聚态物质的物质-光双稳态特性. 他们发现, 通过自旋交换碰撞可导致物质整体在不同量子 态间变换. 他们的研究显示, 原子自旋混合与空腔内光的 相互作用可导致强的物质-波动, 可在空腔内制造出单光子灵敏的物质-波动双稳态. 相关研究论文发表在2009年10月16日Physical Review Letters , 103: 160403上. （信息来源: 科学技术部《基础科学研究快报》）

REBCO高温超导材料-中国科学院固体物理研究所

报告人：上海交通大学姚忻教授 报告题目：REBCO高温超导材料（单晶，块体和膜）生长 科学和技术研究 时间：2012年4月6日上午10：00 地点：固体所三号楼3楼会议室 姚忻教授简介 姚忻1993年7月在英国利物浦大学获博士学位。1993年8月至2001年12月在日本国际超导研究所任主任研究员。2002年1月任上海交通大学物理系长江计划特聘教授。 超导体晶体生长对高温超导从机理到应用的重大突破具有重要意义，REBa2Cu3O z (REBCO)氧化物的非一致熔融特性引起的低生长速度和多组元引起的原子间相互替代，是大尺寸、高质量REBCO晶体生长面临的最主要问题。姚忻教授在解决大尺寸REBCO晶体生长和化学组分控制这一复杂的高科技问题方面，取得了多项国际领先水平的成果：研制成世界最大YBCO，NdBCO超导体大单晶，研制了多种REBCO单一和混合系统单晶体和外延膜。其中包括: 95年在高氧气氛下研制出92K的YBCO超导大单晶； 97年在大气环境下研制出95 K 的NdBCO超导大晶体。获9项国际发明专利。两次在美国召开的国际超导会议上与研究小组成员一起获“最大超导体单晶体及高质量晶体奖”，作为主要研究者名列第一。 2002年在交大组建晶体生长实验室，研制成最大体积SmBCO超导晶体；氧气氛下生长获得95K SmBCO超导单晶的最好成绩；研制成大尺寸（2英寸）REBCO超导晶片；系统地研究了REBCO薄膜过热现象、影响因素、机理和应用；报道了液相外延生长的面外和面内取向的YBCO厚膜生长和机制。同时晶体生长领域扩展到相关系、微观生长机制和物理现象的探索；并通过提供优质和具有特色的超导晶体，开展了广泛的国内外合作研究。

证明存在常温超导(室温超导)材料

证明存在常温超导（室温超导）材料 作者：冯美良 1什么是超导 超导体（英文名：superconductor），又称为超导材料，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，若导体电阻的测量值低于10的负25次方Ω，可以认为电阻为零。超导体具有三个临界参数：临界转变温度Tc、临界磁场强度Hc、临界电流密度Jc。当超导体同时处于三个临界条件内时，才显示出超导性。在本文发表以前所发现的超导材料全部都是低于零度。 2超导的机理 BCS理论 BCS理论是以近自由电子模型为基础，以弱电子－声子相互作用为前提建立的理论。理论的提出者是巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.V.Cooper）、施里弗（J.R.Schrieffer）。 BCS理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。对于库珀对产生的原因，BCS理论做出了如下解释：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，没有电阻，形成超导电流。

BCS理论很好地从微观上解释了第一类超导体存在的原因，理论的提出者巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年诺贝尔物理学奖。但BCS理论无法解释第二类超导体存在的原因，尤其是根据BCS理论得出的麦克米兰极限温度（超导体的临界转变温度不能高于40K），早已被第二类超导体突破。 GL理论 GL理论是在朗道二级相变理论的基础上提出的唯象理论。理论的提出者是京茨堡（Ginzburg）、朗道（Landau）。 GL理论的提出是基于以下考虑：当外界磁场强度接近超导体的临近磁场强度时，超导体的电流不服从线性规律，且超导体的零点振动能不可忽略。 GL理论的最大贡献在于预见了第二类超导体的存在。从GL理论出发，可以引出表面能κ的概念。当超导体的表面能κ大于1/开平方2 时，为第一类超导体；当超导体的表面能κ小于1/开平方2 时，为第二类超导体。

高温超导材料论文 最新

高温超导材料研究 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展历史 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973年， 发现了一系列A 15型超导体和三元系超导体，如Nb 3 Sn、V 3 Ga、Nb 3 Ge，其中Nb 3 Ge 超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其T c为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T 1

超导体的应用

超导体的应用 自从荷兰科学家海伊克?凯米林?昂纳斯于1911年首次发现超导现象以来，科学家们对低温超导体和高温超导体的研究已取得了辉煌的成就。超导体主要有两个基本特性，即：①零电阻性或完全导电性；②完全抗磁性。因此，它在科研、生产的各个领域都有着广泛的应用。总体来说可分为两大类：一类是用于强电，用超导体制成大尺度的超导器件，如超导磁铁、电机、电缆等，用于发电、输电、贮能和交通运输等方面。另一类是用于弱电，用超导体制成小尺度的器件，如超导量子干涉器件（简称SQVID）和制成计算机的逻辑元件，用于精密仪器仪表、计算机等方面。 1．超导发电 超导体对人类社会影响最大的将是提供更多的电力，超导用于发电的装置目前有磁流体发电、超导电机发电、热核聚变发电三种。 滋流体发电是一种高效、低污染、单机容量大、直接将热能转变为电能的一种新型的发电方式。普通火力发电需把热能转化为机械能再转化为电能，效率最高只有33一36％。磁流体发电是让煤（石油、天然气）加氧化剂、添加剂燃烧产生的等离子体高速通过磁场，使热能直接转化为电能，磁流体一蒸汽联合循环发电装置最高效率达到55%，而且可自动脱硫，污染小．但这种发电方式目前遇到的困难是当磁感应强度在1.5特以上时，磁流体的铁芯逐渐处于磁饱和，磁场强度很难再提高。于是人们就想到超导体，如果利用超导磁体，那么就很容易在较大体积内产生强度为几十特的磁场，且消耗的励磁功率很小，它具有性能良好，质量小等优点。例如，磁感应强度可达4一5特的超导磁体，质量只有300一500克，而要产生同样磁场强度的磁体质量却有15一20吨。目前，美国、前苏联、日本都建有这种超导磁流体发电机。 超导发电机发电是利用超导体制造发电机磁极绕组，不仅可大大增加发电机的极限输出容量，而且效率高，体积小，质量小，可节约大量电能和金属材料。常规的两极发电机的极限输出在现今条件下只能达到1．5*109瓦，但超导发电机则可达3*1010瓦，甚至更大。一台6X106瓦的电动机，常规质量为370X103千克，采用超导体材料仅重40X103千克；又如目前已建成的一台5X106瓦超导交流发电机，其功耗比普通电机减少三分之二，体积缩小百分之八十以上。因此有人估计，超导体可以把发电成本降低60％，可以把经电缆输电的成本降低10％，这些优点使得它特别适宜于建造高效率的大型发电站、移动电源及做为太空飞船的动力设备。 超导体还可帮助科学家建立核聚变发电系统，这种发电系统是以氢做燃料的，其反应温度与太阳的温度一样高。从理论上讲这种能源是取之不尽的，在实践上，关键问题是如何生成足够强大的磁场来控制剧烈的热核反应，超导材料将能够解决这个问题。 2．超导输电 目前输电均采取高压交流输电，损耗较大，降低了有效的电能．利用超导体的零电阻这个特性，可以制成超导电缆，无损耗地输电，不但输电效率高而且可以节约材料，避免铺设高架电缆，降低输电成本。这种超导电缆能传输几十万兆瓦的功率，它还能在较低的电压下，传输强大的电流。如一条三相超导电缆能在35干伏电压下，传输104安培的电流。美国曾制成一种锡铌超导电缆，把三根直径为14厘米的345千伏超导电缆装置在直径为45厘米的高绝热导管中，就可输送像整个纽约这样大城市的全部用电。 3. 超导贮能 为了利用电力负荷的峰值和低值的差，解决高峰期用电的紧张状态，现在越来越多的地方应用蓄能的方法来调节电力负荷。用超导材料制成的贮能线圈，能以磁能的形式将电能大量贮存起来，并具有密度大、损耗小的特点。 4．超导电磁推进 超导电磁推进的装置是在船体内安装一个超导磁体，它会在海水中产生一个强大的磁场。同时，在船体两侧安装一对强大的电极，使海水在两极间产生很大的电流。由于磁场和海水中电流的相互作用，海水在船后对船体产生一个强大的推力。这时海水和电极相当于转于和电枢，利用与电机相同的原理就可推动船体前进。 世界上第一艘“超导船”于1992年1月27日在日本神户下水，它以超导电磁为动力，其外型看起来像是鲸鱼与太空火箭的混合体，长30米，理论最高时速可达每小时200公里左右。 5. 超导磁场净化

(完整word版)高温超导材料的研究进展

高温超导材料的研究进展 程长飞20091410404 引言 2O世纪8O年代后期高温超导的发现，在全球掀起了一股“超导热”。经过2O多年的研究发展，我国高温超导技术在超导材料技术、超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。在众多领域中，超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展，使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、通信、高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往，具有重要的战略意义。 根据第五届国际超导工业峰会预测，高温超导应用技术将在今后5～10年时间达到实用化水平，并将在2010年前后形成较大规模的产业。到2010年，全球超导产业的产值预计将达到260亿美元，到2020年将达到2 400亿美元以上。超导技术将是21世纪具有光明前景的高新技术 一、超导的基本概述和基本原理 1911年发现，但直到1957年，美国科学家巴丁、库珀和施里弗在《物理学评论》提出BCS理论，其微观机理才得到一个令人满意的解释。BCS理论把超导

，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。在BCS理论提出的同时，博戈留波夫（Bogoliubov）也独立的提出了超导电性的 的博戈留波夫变换至今为人常用。 电子间的直接相互作用是相互排斥的库仑力。如果仅仅存在库仑 直接作用的话，电子不能形成配对。但电子间还存在以晶格振动 正是这种吸引作用导致了“库珀对”的产生。大致上，其机理如下：电 变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，也就没有电阻，形成所谓“超导”。 BCS理论而获得1972 BCS理论并无法成功的解释所谓第二 二、高温超导材料概述 对超导现象，BCS 理论给出了比较满意的解释。而在应用方面，超导现象具有很宽敞的应用空间，具有很高的应用价值。到了现代， 人们一直致力于对超导材料的研究。在1968 此时

超导体的电磁性质

超导体的电磁性质 李志兵 1.概述 1911年以来,陆续发现某些元素、合金、化合物或其它材料，当温度下降至某临界温度以下时，电阻消失至微不足道,这种现象称为超导电性.具有超导电性的材料称为超导体.1933年发现超导体具有抗磁性，这现象称为迈斯纳(Meissner)效应.超导电性和抗磁性是超导体最重要的宏观性质. c T 20世纪70年代以前发现的超导体主要是元素超导体(包括金属和半导体)和合金超导体，临界温度一般为几K ,最高不超过,这些称为常规超导体.20世纪80年代以来陆续发现某些铜氧化物超导体,临界温度可达数十30K K 甚至超过100K ,这些称为高温超导体.由于高温超导体具有奇特性质和广阔应用前景，因此，对高温超导现象的理论与实验研究有着重大意义,是当今凝聚态物理一个重要的前沿课题.如何进一步提高临界温度,是其中的关键问题. 超导体是量子多体系统，超导电性和Meissner 效应是宏观量子效应.因此超导理论必须是建立在量子力学基础上的微观理论.1957年，J.Bardeen ，L.N.Cooper 和J.R.Schrieffer 用电子-声子机制建立的BCS 理论认为，当材料处于超导态时，费米面附近动量和自旋大小相等、方向相反的自由电子,通过交换虚声子产生的吸引力形成Cooper 对,Cooper 对不受晶格散射,是一种无电阻的超流电子.这一理论成功地解释了常规超导体的超导电性成因及其一系列性质.但是,高温超导现象的微观理论至今仍未完善. 在BCS 理论出现之前,以经典电动力学为基础的伦敦（London ）唯象理论(1935年)和金兹堡-朗道（Ginzburg-Landau ）唯象理论(1950年),在一定程度上可以解释超导体的宏观电磁性质.本节主要介绍伦敦唯象理论,其基本思想是以麦克斯韦方程为基础,建立超导电流与电磁场的局域关系即London 方程.由于没有涉及微观机制,伦敦理论与实验结果有明显偏差.1953年,皮帕德(Pippard)引入相干长度概念,提出非局域修正. 2.超导体的基本现象 超导体的基本现象主要包括: (1) 超导电性 图3-8表示Hg 样品的电阻 随温度变化的关系.当温度下降到以下时， 4.2K 电阻消失，样品处于超导态，温度在以上 4.2K 则处于正常态.就是的临界温度.不 4.2K Hg c T 同材料有不同的临界温度. 图3-8(用郭书的图3-8)

铜氧化物超导体的高温超导机制与动力学理论

铜氧化物超导体的高温超导机制与动力学理论 古家朴 中国 重庆 (400039) E-mail：gjp_02565@https://www.sodocs.net/doc/8e2895698.html, 摘 要：本文将高温超导体中的强耦合关联与电磁场作用相类比，引入了耦合关联强度与耦合关联能量体密度两个重要概念。并引入假设，描述其短程有序状态下的耦合关联强度与凝聚态物质密度的数学关系。本文分析了超导相分离过程中所存在的多种能量关系，推导出了铜氧化物超导体的竞争序动力学结构方程，从而建立起关于铜氧化物超导体的高温超导机制与理论，该理论能用数学方程推导出当前铜氧化物超导体的所有重要实验现象与规律。如欠掺杂与过掺杂现象、赝能隙、“0.19附近”的量子临界点现象、反铁磁关联加强效应、反常同位素效应，以及压力效应等，本文给出了系统而全面的数学分析。 关键词：耦合关联 高温超导 动力学理论 1．引 言 人们在探索高温超导机制的过程中，发现铜氧化物超导体中存在着相分离现象，其超导相与反铁磁相在母体中共存。在大量的实验现象中可归纳出如下四点重要规律： （Ⅰ）欠掺杂与过掺杂现象规律： 即载流子浓度的过多或过少都不利于提升超导临界温度（Tc），而存在着最佳浓度。在高温超导相图中，其Tc与载流子浓度x的关系表现为开口向下的类抛物线型曲线（如图1）： 与载流子浓度x相关的实验现象还有欠掺杂区内存在的赝能隙（T P ）现象，以及掺杂 量为0.19附近存在的量子临界点现象。 （Ⅱ）反铁磁关联增强效应规律： 在反铁磁关联增强的情况下，相分离温度提高；其超导电性也能够在平均载流子浓度很 低的情况下出现。即反铁磁关联的增强有利于Tc的提高。

（Ⅲ）新同位素效应规律： 高温超导现象中存在着不寻常的新同位素效应：其欠掺杂区的同位素效应很明显，最佳掺杂区的同位素效应变小，而在过掺杂区却反常为负。 （Ⅳ）压力效应规律： 对电子掺杂型超导体，Tc与压力无关或随压力的增加而降低；空穴掺杂型超导体的Tc一般随压力的增大而提高，或成非线性关系，即当Tc达到极大值后，若继续增压，则Tc或保持不变或下降。 其压力效应（对Tc的影响）和同位素效应之间还存在着密切的联系。 上述总结作为一种实验性规律，在笔者著作本文之前，尚没有一个系统的理论能全面包容上述实验现象并对此作出统一的数学推导。 而本文将相分离过程中的强耦合关联与电磁场类比，引入耦合关联强度及耦合关联场能量体密度的新概念，结合当前人们对高温超导体相分离的现有认识，用能量体密度的概念建立起铜氧化物高温超导机制的宏观动力学理论，根据该理论，可用数学的方法系统地推导出高温超导体的上述实验规律，并作出系统的数学分析。 本文所建立的理论体系，其意义不仅在于从理论上揭示了高温超导的动力学机制，而且对高温超导体的工业化制备具有了系统而全面的实际指导意义。 2.基本假设与新概念 2.1 耦合关联强度的概念引入 在相分离的形成过程中，其反铁磁相的短程有序和超导相的载流子凝聚都表征为很强的库仑耦合关联。 为此，可将该库仑耦合关联与电磁场作用相类比，引入与电磁场强度E、H相对应的耦合关联场强度概念，记为矢量P。 因此，在定义相分离形成时的强关联程度时，可用耦合关联强度P加以描述。 2.2 耦合关联场强度的叠加原理 由于P的矢量性，其耦合关联的强度叠加遵循其矢量合成定理，现写成如下矢量相加形式： . （1） 为此，可利用耦合关联场的强度叠加原理来表达出反铁磁相与超导相之间的相互耦合作用。

费米子

费米子 在一组由全同粒子组成的体系中，如果在体系的一个量子态（即由一套量子数所确定的微观状态）上只容许容纳一个粒子，这种粒子称为费米子。或者说自旋为半整数（1/2，3/2…）的粒子统称为费米子，服从费米-狄拉克统计。费米子满足泡利不相容原理，即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。轻子，核子和超子的自旋都是1/2，因而都是费米子。自旋为3/2，5/2，7/2等的共振粒子也是费米子。中子、质子都是由三种夸克组成，自旋为1/2。奇数个核子组成的原子核。因为中子、质子都是费米子，故奇数个核子组成的原子核自旋是半整数。 中文名费米子 外文名fermion 特点遵守泡利不相容原理 属性质量、能量、磁矩和自旋 例子中子，质子，电子等 目录 1简介 2性质 3与玻色子的联系 4发展 5相关资料 6其他相关理论 ?四费米子作用 ?重费米子体系 ?费米气体模型 1简介 费米子 费米子 费米子(fermion)：费米子是依随费米-狄拉克统计、角动量的自旋量子数为半奇数整数倍的粒子。 费米子得名于意大利物理学家费米，遵从泡利不相容原理[1] 。根据标准理论，费米子均是由一批基本费米子组成的，而基本费米子则不可能分解为更细小的粒子。 2性质 基本费米子分为 2 类：夸克和轻子。而这 2 类基本费米子，又分为合共24 种味道(flavour)：12 种夸克：包括上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)、顶夸克(t)，及它们对应的6 种反粒子。12 种轻子：包括电子(e)、渺子(μ)、陶子(τ)、、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ，及对应的 6 种反粒子，包括3 种反中微子。中子、质子：都是由三种夸克组成，自旋为1/2。夸克：上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲(càn)夸克(c)、底夸克(b)、顶夸克(t)，及它们对应的6 种反粒子。 在一组由全同粒子组成的体系中，如果在体系的一个量子态(即由一套量子数所确定的微观状态)上只容许容纳一个粒子，这种粒子称为费米子。费米子所遵循的统计法称为费米统计法。费米统计法的分布函数为式中n(ε)为体系在温度T达热平衡时处于能态ε的粒子数；

高温超导材料

高温超导材料 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展背景及其发展历史 高温超导体通常是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料。人们在超导体被发现的时候（1911年），就被其奇特的性质（即零电阻，反磁性，和量子隧道效应）所吸引。但在此后长达七十五年的时间内所有已发现的超导体都只是在极低的温度（23 K)下才显示超导，因此它们的应用受到了极大的限制。 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A 15型超导体和三元系超导体，如Nb 3 Sn、V 3 Ga、Nb 3 Ge，其 中Nb 3 Ge超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年柏诺兹和缪勒发现了35K 超导的鑭钡铜氧体系。这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土

铜氧化物高温超导体电子结构与临界温度关系研究

铜氧化物高温超导体电子结构与临界温度关系研究 陈宁1，季飞1，范本勇1,汪纯1，李福燊1 1北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属系(100083) E-mail: nchen@https://www.sodocs.net/doc/8e2895698.html, 摘 要：量子化学电子结构计算（CASTEP方法）结果发现，对于所有已发现的27个铜氧化物超导体系，铜氧面的最近邻阳离子A（内层p轨道）与O离子（内层2s轨道），在E f以下约20e V深处，均存在着的内层轨道作用，这种作用产生的内层耦合电子分布在铜氧面上的相对强度与超导临界温度（T c）成正比。这一定量关系证明，内层轨道是导致高温超导现象最重要原因之一；同时还揭示，处于最外层轨道上的载流子与内层轨道耦合的联系可能是通过铜氧面上O的内层2s轨道的改变来实现的。 关键词：电子结构、氧化物超导体 引言 高温超导体有许多令人吃惊的性质，从发现高温超导现象至今十几年的研究热潮中，人们已经在确证、充实及理解那些奇特的现象上花费了巨大的精力。这些课题任务之所以极其重大的，除了巨大的实际应用价值外，在凝聚态物理理论上也是非常特别的，因为这些体系中电子的行为与通常费米液体行为的金属有很大不同，电子-电子强关联效应似乎占据非常重要的部分。但是为什么这些体系具有强关联呢？传统的研究中我们忽略了哪些重要的因素呢？因此，我们首先要搞清楚这些体系的电子结构特点。 自高温超导体问世以来，就有很多科研小组对氧化物超导体的电子结构进行了深入研究。徐建华等[1]、Pickett等[2]用能带理论对La2CuO4体系（La系）进行了计算。虽然不同的研究组在计算时使用的晶格参数、收敛精度等略有差别，但所得结果在大体上是一致的。计算结果表明，La的5d带处于E f以上1e V处，而它的4f带则处于E f以上约3e V处。O的2s带和La的5p带则分别处于E f以下（约-20~-14e V处）。因而在E f附近，主要是Cu的3d和O的2p形成的一个十分复杂的p-d杂化带。 此外，对于YBa2Cu3O7（Y系）至少有Krakauer、Massidda以及Mattheiss等三个不同的研究小组3]计算了这种体系的能带结构。结果表明，在E f附近的能带主要由Cu的3d和O的2p组成。并且给出了YBa2Cu3O7的总能态密度和各原子的分波态密度。此外，这三个小组还用同样的方法计算了Bi系化合物的能带，给出了Bi-2212的能态密度图。随后，Hamann等[4]、Yu等[5]以及Kasowski等[6]也对Tl系化合物也进行了能带计算。从这些结果均显示其CuO2面的情况和La系、Y系差不多。 到目前为止，对高温超导体电子结构的主要研究都是通过能带理论方法。利用这种方法研究得出了许多启发性的结论，如各原子对能带的贡献以及费米面的基本形态。但是研究结果中也有很多与实验明显不同的地方，特别是计算表明铜氧化物超导体母体应该是一个导体，而实际是绝缘体。因此，很多人认为，用现有的电子结构计算方法还不能确定这些体系

超导体材料简介

超导材料是具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。 超导材料大规模应用的最大障碍是什么？ 1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926)发现，当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。 1986年1月，美国将超导温度提高到30K。紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K。 1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在 超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向大规模开发应用。 现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。超导材料的基本物理参量为临界温度（Tc），临界磁场(Hc)和临界电流(Ic)。Tc指电流磁场以及其他外部条件相当低的情况下超导体由正常态转变到超导态的温度，主要取决于材料的化学成分、晶体结构和有序度。Hc一般指在给定温度条件下材料由超导态转变到正常态所需要的最小磁场，