第1章 概论 张其瑞 3
1.1 高温超导电性研究的历史回顾 3
1.1.1 超导临界温度理论研究 3
1.1.2 传统的高临界温度超导体探索 10
1.2 超导电技术应用和“温度壁垒” 14
1.2.1 超导电技术应用 14
1.2.2 “温度壁垒”问题 19
1.3 非常规超导体研究的蓬勃发展 20
1.3.1 重费米子超导体 21
1.3.2 低载流子密度超导体 23
1.3.3 超晶格超导体 26
1.3.4 有机超导体 30
1.3.5 非晶态超导体 38
1.3.6 磁性超导体 42
1.4 高临界温度超导体研究的重大突破 46
第2章 高温超导体的晶体结构 解思深 57
2.1 高温超导体的结构特点和分类 57
2.2 M2CuO4型氧化物超导体的晶体结构 62
2.2.1 La2CuO4和La2-xMxCuO4的晶体结构 62
2.2.2 Nd2CuO4和Nd2-xMxCuO4的晶体结构 68
2.3 YBa2Cu3O7-δ和相关化合物的晶体结构 71
2.3.1 YBa2Cu3O7-δ超导相的晶体结构 72
2.3.2 四方YBa2Cu3O7-δ的晶体结构 74
2.3.3 替代元素对YBa2Cu3O7-δ超导相晶体结构的影响 76
2.3.4 YBa2Cu4O8(124相)的晶体结构 78
2.3.5 Y2Ba4Cu7O15(247相)超导相的晶体结构 81
2.3.6 其它超导化合物的晶体结构 84
2.4 Bi2Sr2Can-1CunO2n+6系列超导氧化物的晶体结构 89
2.4.1 Bi2Sr2CuO6(Bi-2201相)的晶体结构 89
2.4.2 Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212相)的晶体结构 91
2.4.3 Bi2Sr2Ca2Cu3O10(Bi-2223相)的晶体结构 94
2.5 Tl2Ba2Can-1CunO2n+4系列氧化物超导体的晶体结构 96
2.5.1 Tl2Ba2CuO6(Tl-2201相)的晶体结构 96
2.5.2 Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212相)的晶体结构 97
2.5.3 Tl2Ba2Ca2Cu3O10(Tl-2223相)的晶体结构 98
2.6 TlBa2Can-1Cun02n+3系列氧化物超导体 100
2.7 超导相晶体结构与超导电性的关系 102
第3章 超导态性质 姚希贤、张裕恒 109
3.1 引言 109
3.2 临界温度 111
3.3 临界磁场 119
3.4 比热跃变 126
3.5 唯象理论 130
3.6 穿透深度 136
3.7 相干长度 140
3.8 载流子配对和磁通量子化 143
3.9 能隙 148
3.10 高Tc氧化物超导体的元素替代效应 157
3.11 电荷转移模型 170
3.12 结束语 174
第4章 正常态性质 邢定钰 181
4.1 引言 181
4.2 费米液体图像 184
4.3 直流电阻率 190
4.3.1 ρɑb的线性温度行为 191
4.3.2 ρɑb随载流子浓度的变化 195
4.3.3 电阻率的各向异性 197
4.4 Hall效应 200
4.4.1 Hall系数随掺杂的变化 201
4.4.2 Hall系数的温度特性 202
4.5 其它输运性质 206
4.5.1 温差电势率 206
4.5.2 热导率 209
4.5.3 隧道电导 212
4.6 光学性质 214
4.6.1 角分辨光电子发射谱 214
4.6.2 光电导谱 218
4.6.3 喇曼光谱 224
4.7.1 绝缘相的磁有序和自旋涨落 229
4.7 磁学性质 229
4.7.2 自旋磁化率和Knight位移 231
4.7.3 自旋-点阵弛豫 235
4.8 若干理论进展 241
第5章 电子结构 郑庆祺 253
5.1 引言 253
5.2 局域密度泛函理论与能带理论 255
5.2.1 局域密度泛函理论(LDF) 255
5.2.2 能带理论简介 259
5.3 高Tc超导氧化物的能带结构 262
5.2.1 La2CuO4的能带 262
5.3.2 YBa2Cu3O7-δ的能带 266
5.3.3 Bi系化合物的能带 272
5.3.4 Tl系化合物的能带 277
5.4 原子团(Cluster)模型和Hubbard模型 279
5.4.1 原子团模型 279
5.4.2 Hubbard模型参数的计算 282
5.5 理论与实验的比较 284
5.6 LDA理论的强关联修正 297
第6章 高温超导电性机理研究 谭明秋、张其瑞 305
6.1 引言 305
6.2 高温超导电性机理的实验研究 306
6.2.1 超导态 306
6.2.2 正常态 312
6.3.1 共振价键(RVB)态和Luttinger液体理论 339
6.3 几个理论模型 339
6.3.2 自旋口袋(Spin Bag)模型 346
6.3.3 Marginal费米液体理论 354
第7章 第二类超导体行为 丁世英 371
7.1 引言 371
7.2 磁通静力学 373
7.2.1 各向异性连续介质的磁性质 373
7.2.2 层状结构材料的磁性质 377
7.2.3 磁通点阵 382
7.2.4 磁化曲线和临界磁场 386
7.3.1 磁通动力学性质的实验研究 396
7.3 磁通动力学 396
7.3.2 磁通蠕动模型 418
7.3.3 磁通融化与磁通玻璃态 424
7.3.4 混合态相图 428
7.4 临界电流 430
7.4.1 晶体临界电流与磁通钉扎 430
7.4.2 晶间临界电流与弱连接 439
第8章 高温超导薄膜 李宏成 451
8.1 引言 451
8.2 高温超导薄膜制备工艺 453
8.2.1 后热处理法与原位法 454
8.2.2 电子束蒸发法 455
8.2.3 分子束外延(MBE)法 458
8.2.4 离子束溅射法 460
8.2.5 磁控溅射法 461
8.2.6 脉冲激光淀积法 466
8.2.7 化学气相沉积法 470
8.2.8 增强氧活性的方法 472
8.2.9 综合比较 474
8.3 基片的选择与隔离层 476
8.3.1 对基片的要求与常用基片 477
8.3.2 隔离层 480
8.3.3 蓝宝石上的隔离层 481
8.3.4 硅片上的隔离层 483
8.3.5 金属与纤维上的隔离层 485
8.4 Y系薄膜 486
8.5 Bi系薄膜 488
8.6 Tl系薄膜 490
8.7 多层膜与超晶格 492
第9章 高温超导薄膜的应用 李宏成 507
9.1 高温超导薄膜微波器件 507
9.1.1 超导薄膜微波表面电阻 507
9.1.2 超导薄膜Rs的测量 510
9.1.3 高温超导薄膜的微波特性 516
9.1.4 高温超导薄膜微波器件 521
9.2 高温超导薄膜红外探测器 529
9.3 高温超导Josephson器件与SQUID 533
9.3.1 天然弱连接SQUID 534
9.3.2 边缘结SQUID 535
9.3.3 双晶晶界结SQUID 538
9.3.4 台阶边缘结SQUID 540
9.3.5 双外延GBJ SQUID 543
第10章 高温超导材料 焦正宽 555
10.1 引言 555
10.2 强电应用对超导材料提出的基本要求 556
10.3 两种比较 559
10.3.1 高温超导体与常规超导体的比较 560
10.3.2 Y系和Bi系高温超导体的比较 561
10.4.1 概述 562
10.4 高温超导材料的制备技术 562
10.4.2 薄膜 565
10.4.3 厚膜 566
10.4.4 大块超导体 567
10.4.5 超导线(带) 567
10.5 改善jc(B)特性的制备技术 570
10.5.1 引言 570
10.5.2 改善弱连接和形成织构的技术 570
10.5.3 增强磁通钉扎的工艺 604
10.6 高温超导材料线材复合化和线圈工艺 609
10.6.1 引言 609
10.6.2 超导材料复合化 611
10.6.3 线圈化技术 614
第11章 高温超导材料的稳定性及其在强电领域的应用 焦正宽 621
11.1 稳定性概述 621
11.2 稳定化超导材料的设计 626
11.2.1 磁(绝热)稳定性 626
11.2.2 动态稳定性 627
11.2.3 低温稳定性 628
11.3 最小传播区(MPZ)及其触发能 631
11.4 失超保护 631
11.5 稳定导体的设计实例 632
11.5.1 多丝复合线 632
11.5.2 复合带状导体 633
11.6 高温超导电性在强电领域的应用 635
11.6.1 引言 635
11.6.2 液氮冷却的优越性 639
11.6.3 液氮的冷却效率和热物理特性 640
11.6.4 冷却系统的费用 641
11.6.5 可普及性和可靠性 642
11.7 高温超导电性的应用对不同领域可能产生的影响 642
11.7.1 超导系统是整个装置不可缺少的场合 643
11.7.2 与常规技术相竞争的超导应用 647
11.8 高温超导电性某些近期应用领域 659
11.8.1 高质量超导块材的应用 660
11.8.2 Bi系超导材料的低温应用 678