《超导的量子理论》讲义（PPT课件）

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超导的量子理论 0310256 赖 彬 0310250 陈世磊

超导介绍 ■1911, Kamerlingh Onnes发现低温超 导体。从此人们对超导理论和超导技术展 开了深入广泛的研究 口超导材料专家马梯阿斯曾说:“如在常 温下,例如在300度左有实现超是现象,将 使现代文明的一切技术发生变化

超导介绍 ◼ 1911年，Kamerlingh Onnes 发现低温超 导体。从此人们对超导理论和超导技术展 开了深入广泛的研究 ◼ 超导材料专家马梯阿斯曾说：“如果在常 温下，例如在300度左右实现超导现象，将 使现代文明的一切技术发生变化。

超导性质 07 ■完全导电性 , 超导体在临界温度和临界磁场下,直流电阻呈现零 电阻现象。 完全抗磁性 给处于超导态的某一物质加一磁场,磁力线无法穿 透样品,而保持超导体内的磁通为零的特性,我 们称之为完全抗磁性,也就是所谓的麦斯纳效应

超导性质 ◼ 完全导电性 超导体在临界温度和临界磁场下，直流电阻呈现零 电阻现象。 ◼ 完全抗磁性 给处于超导态的某一物质加一磁场，磁力线无法穿 透样品，而保持超导体内的磁通为零的特性，我 们称之为完全抗磁性，也就是所谓的麦斯纳效应

超导发展史 07 九十多年来,超导的科技发展分为三个阶段: ■第一个阶段(1911-1957),BCS理论的问 世 ■第二个阶段(1958-1985),开展超导技术 应用的准备阶段 第个阶段(1986年以来),超导技术开

超导发展史 九十多年来，超导的科技发展分为三个阶段： ◼ 第一个阶段（1911-1957），BCS理论的问 世 ◼ 第二个阶段（1958-1985），开展超导技术 应用的准备阶段 ◼ 第三个阶段（1986年以来），超导技术开 发阶段

高温超导 ■1986年发现转变温度高于30K的超导材料 La-Ba-Cu-C),人类进入第三阶段。 ■在这个阶段人们对超导机制的认识和理论 上的进步相伴而生。但对新材料高温超导 机制问题仍众说纷纭,其超导理论仍未解 决

高温超导 ◼ 1986年发现转变温度高于30K的超导材料 （La-Ba-Cu-O），人类进入第三阶段。 ◼ 在这个阶段人们对超导机制的认识和理论 上的进步相伴而生。但对新材料高温超导 机制问题仍众说纷纭，其超导理论仍未解 决

超导领的理论发展 ■1946年,化学家奧格曾提出用电子对解释超导零 电阻现象,称为奥格对。 1947年,海森堡根据电子间的库仑相互作用提出 了自己的超导理论,于1948年为波恩和我国的程 开甲先生予以发展。 1948年,伦敦指出,平均动量的长程有序应是超 导理论的基本性质之一,而且应是一种平均动量 的凝聚。BCS用库伯对证明这一点 △

超导领域的理论发展 ◼ 1946年，化学家奥格曾提出用电子对解释超导零 电阻现象，称为奥格对。 ◼ 1947年，海森堡根据电子间的库仑相互作用提出 了自己的超导理论，于1948年为波恩和我国的程 开甲先生予以发展。 ◼ 1948年，伦敦指出，平均动量的长程有序应是超 导理论的基本性质之一，而且应是一种平均动量 的凝聚。BCS用库伯对证明这一点。

介绍的主要内容 ■一、低温超导理论,指1986年前发现高温铜氧化 物超导体以前所发展的常规超导理论。包括: 1950午的京汝堡—朗道理论 1952年的阿布里何索夫理论 1957年的BCS理 1958年的戈尔柯夫理论 1968年的麦克米兰理论

介绍的主要内容 ◼ 一、低温超导理论，指1986年前发现高温铜氧化 物超导体以前所发展的常规超导理论。包括： 1950午的京汝堡—朗道理论 1952年的阿布里何索夫理论 1957年的BCS理论 1958年的戈尔柯夫理论 1968年的麦克米兰理论

会 高温超导理论 Ander肋n的空穴子(L00n)和自旋子(⑤pM)理论 Schrieffer的自旋袋(响nb,B机制 邻近反铁磁的超导理论 varma的“边缘”费米液体理论等

◼ 二、高温超导理论 Ander肋n的空穴子(L010n)和自旋子(sptMn)理论 Schrieffer的自旋袋(响n b，B)机制 邻近反铁磁的超导理论 varma的“边缘”费米液体理论等

BCS理论 07 20世纪中期,人们认识到了许多重要的超导性质: 零电阻效应 2迈斯纳效应 超导态下电子比热的指数规律 7=Tc处超导一正常相变时电子比热跃变 微波吸收“边”效应 同位素效应 正常区与超导区之间的界面能 皮帕尔德非局域效应 口建立超导微观理论的时机已经逐渐成熟

BCS理论 ◼ 20世纪中期，人们认识到了许多重要的超导性质： 零电阻效应 迈斯纳效应 超导态下电子比热的指数规律 7＝T c处超导—正常相变时电子比热跃变 微波吸收“边”效应 同位素效应 正常区与超导区之间的界面能 皮帕尔德非局域效应 ◼ 建立超导微观理论的时机已经逐渐成熟

库伯对 会a ■库伯模型:设想在绝对零度下把两个额外的电子 加到金属中,假定金属小原有的电子在动量空间 中的费米球并未因这两个额外电子的引入而发生 变化,它们只是形成厂安稳的“费米海”背景, 并通过泡利原理对这两个电子起作用.于是这两 个 电子只能去占据A>AF的那些态;这样.库珀就 把多体问题化为二体问题了设在这两个额外电子 之间存在着吸引作用,再根据电子服从费米统计 建立双电子波函数,并由量子力学波动方程求解 其能谱

库伯对 ◼ 库伯模型：设想在绝对零度下把两个额外的电子 加到金属中，假定金属小原有的电子在动量空间 中的费米球并未因这两个额外电子的引入而发生 变化，它们只是形成厂安稳的“费米海”背景， 并通过泡利原理对这两个电子起作用．于是这两 个 电子只能去占据A＞AF的那些态；这样．库珀就 把多体问题化为二体问题了设在这两个额外电子 之间存在着吸引作用，再根据电子服从费米统计 建立双电子波函数，并由量子力学波动方程求解 其能谱