高温超导材料的研究进展.ppt

,高温超导材料的研究进展,目录,研究背景 高温超导材料的简介 高温超导材料的制备 超导材料的最新进展 高温超导材料的应用和发展前景,研究背景,1911年，荷兰莱顿实验室的卡末林昂纳斯(Karner lngh Onns)首次在42K时发现水银零电阻现象即超导现象。他于1913获得诺贝尔奖。,柏诺兹(Bednorz)和缪勒(Miiller)于1986年发现超导转变温度在3O K温区的高温铜氧化物超导体，为进一步发现在液氮温区值的高温超导体开辟了道路。他们于1987年获诺贝尔奖。,钇系YBCO(YBa2Cu3O7-x )和铋系BSCCO(Bi2Sr2Ca2Cu3Oy)材料的发现使高温超导材料走入实用化阶段。,超导材料的研究在当今与纳米科技相结合走入一个全新的时代。,我国在中长期科技规划中把高温超导材料列为重点发展的前沿课题（2006-2020）。,高温超导材料的简介,超导材料的基本物理特征：,零电阻现象,完全抗磁性（迈斯纳效应）,超导态并非仅取决于温度(临界电流和临界磁场),超导材料的分类：,常规超导体(如Nb-Ti合金),高温超导体(如YBa2Cu3O7-x),非晶超导材料,复合超导材料(如超导线带材料),重费米子超导体(如CeCu2Si2),有机超导材料(如富勒烯等修饰的化合物),超导材料,高温超导材料的简介,高温超导材料的简介,BCS超导理论: （美国科学家巴丁、库柏和施里弗提出）,2002年，诺贝尔奖得主Laughlin提出Gossamer超导理论。,德国马克斯普朗克协会和普林斯顿大学1999年4月宣布，通过中子散射实验，揭示了高 温超导金属氧化物电子自旋对的特殊行为。,高温超导材料的结构特征:,高温超导材料的简介,钇钡铜氧化物（ YBa2Cu3O7-x ) 超导体,高温超导材料的例子,1987年朱经武、吴茂昆、赵忠贤等发现，Tc90K,超导转变温度打破了液氦，解决了阻碍超导技术应用的瓶颈问题。,铋锶钙铜氧化物（Bi-Sr-Ca-Cu-O）超导体,Bi2Sr2Can-1CunO2n+4,n=1 2201相,n=2 2212相,n=3 2223相,n=4 2234相,Cu-O 层,Bi2O2层,钙钛矿层,高温超导材料的例子,Tc100K; Tl-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了125K; Hg-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了135K, 高压下Tc达到了164K。,-Michael Vershinin, Shashank Misra, et al. Science,303,1995(2004).,高温超导材料的例子,-Elbio Dagotto. Science,293,2410(2001).,铜氧化物和C60超导材料,Y系高温氧化物超导体的制备,高温超导材料的制备,高温超导材料的制备,Bi系高温氧化物超导带材的制备:,原材料 (氧化物或碳酸物),混 合,化学剂量比,煅 烧,研 磨,粉末充管,拉 拔,Ag管,轧 制,热处理,压制/轧制,热处理,重复,高温超导材料制备所面临的问题：,高温超导材料的制备,-Robert F. Serverce.Science,295,786(2002).,高温超导材料的制备,-I. Chong, Z. Hiroi,* M. Izumi, J. Shimoyama, et al. Science,276,770(1997).,Pb搀杂提高Bi2Sr2CaCu2O8+x的临界电流密度,-Maciek Zgirski, Karri-Pekka Riikonen, et al. Nano letters, 5,6(2005),超导材料的最新进展,纳米尺度对超导电性的制约作用,超导材料的最新进展,Yang Guo, Yan-Feng Zhang, Xin-Yu Bao, et al. Science,306,1915(2004).,量子尺寸效应对超导临界温度的调制作用,Atomic layer,supercurrent,S. Kang, A. Goyal, J. Li, A. A. Gapud, et al. Science, 311, 1911(2006).,纳米材料和超导材料的结合,超导材料的最新进展,超导材料的最新进展,-Robert F. Serverce.Science,295,786(20