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第一章 超导电性的表征 1

1.1零电阻态的发现 1

1.2零电阻态遇到的困难 2

1.3 Meissner效应 8

1.3.1 Meissner效应 8

1.3.2超导态的特殊磁性 8

1.4超导电性：ρ＝0，B＝0 11

1.4.1临界温度Tc 11

1.4.2临界磁场Hc 27

1.4.3临界电流密度jc 30

1.5超导态的实验观测 32

1.5.1零电阻率的上限 32

1.5.2 Meissner效应的实验观察 35

1.6超导体特殊磁性的描述 40

第二章 超导体的热力学性质 43

2.1超导相变热力学 43

2.1.1二流体模型 44

2.1.2超导体的自由能和磁化功 45

2.1.3超导体的熵和相变潜热 47

2.1.4超导体的比热 50

2.1.5晶格比热和电子比热 52

2.2超导相变的力学效应 55

2.3热导 59

2.3.1热导机制 61

2.3.2低温下正常金属的热导 61

2.3.3超导体的热导 63

2.4温差电效应 63

第三章 London理论 65

3.1在超导体中的电磁基本规律 65

3.2零电阻的结果 66

3.3 London方程 68

3.4 London方程的应用 72

3.4.1有限厚度的无限大超导板 72

3.4.2在磁场中的超导球 74

3.5穿透深度的测量 77

3.5.1颗粒的磁化率 77

3.5.2细长圆柱的磁化率 80

3.5.3测中空长圆柱内、外磁场法 81

3.5.4微波谐振法 81

3.5.5电感法 82

3.5.6对穿透深度测量结果的分析 82

3.6热力学理论得出的Hc（T）、λ（T）关系和△C 84

3.6.1 Hc（T） 84

3.6.2 △C 86

3.6.3 λ（T） 86

3.7 London理论的成功与不足 89

第四章 Pippard理论 93

4.1相干（相关）长度 94

4.2反常趋肤效应 98

4.3 Pippard非局域关系 102

4.3.1相关长度ξp很小的情况 104

4.3.2 λ＜＜ξp 104

4.3.3普遍情况 105

4.4 Pippard理论之成功与不足 108

第五章 Ginzburg-Landau（GL）理论 110

5.1自由能和GL方程 111

5.2在磁场中GL方程的解 115

5.2.1 Ha≈0的情况 115

5.2.2弱磁场情况 117

5.2.3 к＞＞1时GL方程的解析解 120

5.3特征长度λ（T，Ha），ξ（T）和GL参量к 121

5.3.1 λ（T，Ha） 121

5.3.2 ξ（T） 124

5.3.3 GL参量к 125

5.4两类超导体 125

5.5 GL理论的适用范围 134

第六章 中间态与界面能 136

6.1在均匀磁场中超导椭球的磁性 136

6.2超导环的磁性 139

6.3 Landau的中间态分层模型 147

6.3.1 Landau不分支模型 147

6.3.2 Landau分支模型 148

6.4中间态的实验观察 149

6.4.1 Bi探针法 149

6.4.2缀饰法—Bitter图案技术 155

6.4.3磁光法 157

6.5中间态热力学 160

6.6界面能 163

6.6.1正界面能的提出 164

6.6.2正负界面能的起源 169

6.7横向磁场中超导线电阻的恢复 173

6.8中间态的磁矩 176

6.8.1在横向磁场中超导圆柱的磁化曲线 176

6.8.2在横向磁场中超导薄圆盘的磁化曲线 179

6.8.3在横向磁场中超导方薄板的磁化曲线 179

6.9过冷 181

6.9.1由于过冷而引起的滞后 181

6.9.2理论分析 182

6.9.3 Faber实验 185

第七章 混合态理想的第Ⅱ类超导体 187

7.1第Ⅱ类超导体的磁性上、下临界磁场Hc1和Hc2 187

7.2第Ⅱ类超导体的热力学性质 189

7.2.1热力学临界磁场Hc 189

7.2.2 Hc1（T）和Hc2（T）处的相变是二级相变 192

7.3 Meissner态与理想第Ⅱ类超导体的载流能力 195

7.4 Hc1孤立磁通涡旋线 197

7.4.1磁通涡旋线 197

7.4.2 London模型的孤立涡旋线Hc1 199

7.4.3 GL理论的Hc1 203

7.5混合态结构磁通涡旋线 209

7.5.1接近Hc1的混合态 210

7.5.2近邻涡旋线的相互作用 211

7.5.3接近Hc1的混合态磁化曲线 212

7.5.4磁通线与表面的相互作用 214

7.6 Hc2 214

7.6.1强磁场中GL方程的解 214

7.6.2再论GL参量к 217

7.7接近Hc2的磁通涡旋线Abrikosov理论 218

7.8在Hc1＜Hc1＜Hc2中间区的磁化曲线和Ha（T）相图 227

7.8.1磁化曲线 227

7.8.2 Ha（T）相图 229

7.9涡旋线结构的实验观测 230

7.9.1中子衍射 231

7.9.2核磁共振 232

7.9.3缀饰法 233

7.10 к＝？的特殊情况 234

7.11表面超导电性 235

7.11.1磁场和表面平行的情况 235

7.11.2其它情况 240

第八章 实用超导体 243

8.1磁通俘获和不可逆磁化 243

8.1.1俘获磁通的观测 243

8.1.2非理想第Ⅱ类超导体中的磁通俘获 245

8.2作用在涡旋线上的力 248

8.2.1 Lorentz力 248

8.2.2镜像力 248

8.3钉扎力和钉扎中心 250

8.3.1钉扎力和钉扎中心 250

8.3.2元钉扎 252

8.3.3钉扎源 256

8.4 Bean模型和临界态（T＝0K） 258

8.5 Kim-Anderson模型 262

8.5.1超导圆筒的磁化实验 262

8.5.2 Kim-Anderson模型（T≠0K） 264

8.5.3磁化曲线 264

8.6一般情况的磁化曲线 267

8.7有限温度下的磁通蠕动临界态 270

8.7.1实验现象 270

8.7.2 Anderson磁通蠕动理论 270

8.7.3高温超导热激活模型新论 273

第九章 小尺寸超导体 288

9.1小样品中的磁场分布 288

9.1.1 London理论的小样品的解 288

9.1.2 к＜1/？的超导薄膜GL方程的解 290

9.1.3 к＞＞1的高温超导膜GL方程的解 291

9.2超导薄膜的磁矩 293

9.2.1超导薄膜磁矩的实验结果 293

9.2.2 London理论的磁矩 295

9.2.3 к＜1/？的GL理论的磁矩 295

9.2.4 к＞＞1的高温超导体的GL理论的磁矩 297

9.3超导薄膜的临界磁场 299

9.3.1超导薄膜临界磁场的实验结果 299

9.3.2 London理论的超导薄膜临界磁场 299

9.3.3 к＜1/？GL理论的超导薄膜临界磁场 301

9.3.4 к＞＞1GL理论的超导薄膜临界磁场 302

9.4临界厚度dc 303

9.4.1膜中GL方程解的分析 304

9.4.2临界厚度的实验分析 309

9.5超导薄膜临界磁场的非局域效应 314

9.5.1 Hcf～d的实验结果（Ⅰ） 314

9.5.2 Hcf～d的实验结果（Ⅱ） 314

9.5.3 London理论 317

9.5.4 GL理论 317

9.5.5 λ定义的适用性 321

9.5.6 λ～d关系 322

9.6超导薄膜临界磁场的非线性非局域效应 323

9.6.1 London和GL理论的非局域修正 323

9.6.2弱磁场非局域理论 327

9.6.3强磁场非局域理论 329

9.6.4理论与实验比较超导薄膜临界磁场的非线性非局域效应 333

9.7 GL理论对超导薄膜的适用性 336

9.7.1理论与实验的矛盾 336

9.7.2在薄膜中局域条件的新判据 336

9.7.3 GL理论不能用于描述常规晶态超导薄膜的原因 339

9.7.4所谓实验符合Hcf∞d－1的错误所在 339

9.7.5高温超导薄膜的临界磁场 342

9.7.6膜的界面条件 342

9.8垂直磁场中超导薄膜的电阻转变 344

9.8.1实验结果 344

9.8.2理论解释 349

第十章 超导体的输运性质 353

10.1超导体中流过的电流分面于表面 353

10.2从正常导体到超导体的输运电流 354

10.2.1厚度为2d的无限平板 354

10.2.2圆柱超导体 358

10.3临界电流Ic 359

10.3.1电流对超导电性的破坏Silsbee假设 359

10.3.2临界电流密度 365

10.3.3电流和外加磁场对超导电性的破坏广义的Silsbee假设 366

10.4超导薄膜的临界电流 368

10.4.1 Silsbee假设不适用London理论失效 368

10.4.2 GL理论的H1c 369

10.4.3实验结果 373

10.5第Ⅱ类超导体的临界电流 375

10.5.1常规第Ⅱ类超导体的临界电流 375

10.5.2高温超导体的临界电流密度 383

10.5.3磁通蠕动对jc的影响 383

第十一章 宏观量子化 384

11.1类磁通量守恒 385

11.2宏观量子化 388

11.3实验测量 389

11.3.1磁通量子化 389

11.3.2临界温度的周期变化Little-Parks实验 392

第十二章 Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论 396

12.1晶格结构在超导相变前后不变 396

12.2能隙 397

12.2.1比热 397

12.2.2远红外吸收 397

12.3电-声子相互作用 399

12.3.1同位素效应 399

12.3.2电-声子相互作用的简单模型 401

12.3.3存在吸引相互作用时正常态的不稳定性 402

12.3.4吸引相互作用的来源 404

12.3.5屏蔽Coulomb作用 407

12.3.6造成电子间相互吸引的电-声子相互作用 408

12.4 Cooper对 410

12.4.1 Cooper对 410

12.4.2 Cooper对的均方半径ρ 413

12.4.3对Tc和同位素效应的定性解释 413

12.5 BCS基态能隙方程 414

12.5.1超导基态占据E（p）态的几率 417

12.5.2 △和E（p）的物理意义 418

12.5.3态密度 420

12.5.4 △（0） 422

12.6 BCSTc公式 422

12.7临界磁场和比热 427

12.7.1 Hc（T）～T 427

12.7.2 Ces 428

12.8 BCS非局域非线性关系 430

12.9 BCS理论的局限性 431

12.9.1与实验不符合的情况 431

12.9.2 BCS理论模型之不足 432

第十三章 正常电子隧道 435

13.1正常金属隧道 435

13.2超导体和正常导体之间的隧道 439

13.2.1超导隧道的发现 439

13.2.2正常金属-绝缘体-超导体的结 440

13.3超导体之间的隧道 442

13.3.1相同超导体之间的隧道 442

13.3.2不同能隙的超导体之间的隧道 443

13.4唯象理论 446

13.4.1 N-I-S结 446

13.4.2 S-I-S结 450

13.5 Adkins模型 452

13.6非理想的行为 454

13.7双粒子隧道 456

13.8光子参与的隧道 460

13.9正常电子隧道效应的应用 467

13.9.1测量方法 467

13.9.2超导能隙的测量超导能隙与温度的关系 468

13.9.3磁场对超导能隙的影响 472

13.9.4磁性杂质对超导电性的影响 474

13.9.5测量正常电子的寿命 475

13.9.6声子谱 476

13.9.7正常电子隧道效应在器件方面的应用 479

第十四章 超导电子隧道 481

14.1 Josephson方程 482

14.2弱连接超导体 488

14.3 Josephson结的超导参数 494

14.3.1临界电流密度jc 494

14.3.2 Josephson穿透深度λs 496

14.3.3超导电子隧道的I～V曲线 497

14.4超导电子隧道与正常电子隧道 499

14.4.1从正常电子隧道到超导电子隧道过渡的实验结果 499

14.4.2 Josephson隧道结的临界厚度 501

第十五章 d.c.Josephson效应 507

15.1小结中超导宏观量子衍射现象 508

15.1.1矩形小结 508

15.1.2圆形小结 512

15.1.3任意取向磁场的矩形结 515

15.2非均匀电流密度的Josephson效应 516

15.2.1台阶状的电流密度分布 516

15.2.2单参量电流密度分布 520

15.2.3三角形分布的电流密度 525

15.3小尺寸结中的自场效应 526

15.3.1叠层隧道结中的自场 526

15.3.2交叉膜隧道结的自场效应 527

15.4涨落对Josephson效应的影响 532

15.5大结中的自场效应 536

15.5.1半无限大结的特解 537

15.5.2大结的一般解 538

15.5.3一维大尺寸结 542

15.6结的弱超导体行为 547

15.6.1势垒的自由能 547

15.6.2结中的磁场能 547

15.6.3结的Hcl 548

15.7论大结中理论与实验结果 549

第十六章 a.c.Josephson效应 553

16.1 a.c.Josephson效应 553

16.1.1 a.c.Josephson效应 553

16.1.2 a.c.Josephson效应的实验证明 554

16.2微波辐照下超导结的I～V曲线——微波感应台阶效应 555

16.3低Q结自激谐振的I～V曲线——自测效应 561

16.3.1隧道结中的电磁振荡模式 561

16.3.2低Q结的自测效应 563

16.4高Q结自激谐振的I～V曲线 578

16.4.1高QJosephson结的谐振模 578

16.4.2高Q腔受激谐振反馈作用于Josephson结的结果——在一个磁通量子内d.c.Josephson电流阶梯效应 586

第十七章 Josephson效应的等效电路 597

17.1 Josephson效应的等效电路 597

17.2恒压源模型下的I～V曲线 599

17.2.1在RSJ模型下 599

17.2.2 SM模型下的特殊情况（V＝常数） 601

17.3在恒流源下RSJ模型的解析解 601

17.4在恒流源下对SM模型的分析 606

17.5 RSJ模型下超导弱连接的电压-磁场关系 612

第十八章 超导量子干涉 616

18.1双结超导量子干涉 616

18.1.1一般情况 616

18.1.2 L＝0的情况 618

18.1.3 L≠0的情况 619

18.2恒流源的I～V和V～Ha关系 622

18.2.1在RJS模型下电流源的I～V（Ha）关系 622

18.2.2恒流源下L≠0的情况 625

18.2.3恒流源下V～Ha关系的图解说明 625

18.3双结量子干涉的实验结果 628

18.3.1薄膜结的实验 628

18.3.2焊滴结的实验 629

18.3.3点接触的实验 631

18.3.4超导桥的实验 632

18.4单结超导环 632

18.4.1线性理论 632

18.4.2非线性理论 637

18.5单结超导环Josephson电流在一个磁通量子φ0内的多次振荡 639

18.6单结超导环量子干涉的实验结果 644

第十九章 超导隧道效应的应用 647

19.1直流和频率超灵敏探测器 647

19.1.1磁强计（磁力仪）和磁场梯度计 647

19.1.2军用反潜水艇装置 650

19.1.3超导重力仪——预报地震 651

19.1.4磁强计在地质勘探中的应用 651

19.1.5探索层子（或夸克） 652

19.1.6在医学上的应用 653

19.1.7其它测磁的应用（宇航等） 654

19.1.8电压表和电流计 654

19.2高频超灵敏电磁探测器 655

19.2.1 e/h的测量 655

19.2.2电压标准的监视 657

19.2.3亚毫米波发出器和探测器 657

19.2.4混频器 658

19.2.5 Josephson结温度计 659

19.2.6超导计算机元件 659