2. 物理性质 29

3. 超导配对对称性 30

4. 理论分析和实验建议 31

六、 总结 33

参考文献 34

引 言

本文研究的对象为超导材料的基础知识，在此基础上进一步了解超导配对对称性和拓扑性质。

某些材料在低温的状况下进入完全不一样的物质状态，该状态的显著特征之一是零电阻性，我们将物质的这种特殊状态称为超导态，处于超导态的物体称为超导体。而将电阻突然转变为零的温度称为超导转变温度。超导体的另一个重要特征是完全抗磁性，这种性质和零电阻性是相互独立的。

从1911年H.K.昂纳斯发现超导现象至今，科学家一直致力于寻找临界温度更高的超导材料，以及从理论上解释超导现象的发生。早期发现的超导体的超导机制可以用BCS理论解释。人们在之后发现的铜氧化物超导体和铁基超导材料不能用BCS理论解释。

最近，理论上预言的拓扑超导体吸引了人们的较大关注，这种材料的表面是金属态，但内部处于超导态。对拓扑超导体的研发有望发展出新一代电子学，使当前的信息存储与处理方式完全改观。

正 文

一、 超导的起源和发展

1908年，荷兰莱登实验室的物理学家们在卡莫林-昂纳斯的领导下，成功将氮液化，得到4.25~1.25k的低温。这项创举为超导的发现提供了技术上的支持。[1]

1911年，卡末林-昂内斯在做实验的时候发现汞的电阻在4.2k附近突然降为零。从图1-1中可以看出，水银的电阻在4.2k以上的时候水银电阻值随温度的降低逐渐减小，而在温度降到4.2k附近时电阻突然降低为0。很显然水银在4.2k左右的低温进入到了一个新的物质状态，由于其特殊导电性，昂内斯称之为超导态。而将电阻突然转变为零的温度称为超导转变温度（以Tc表示），也叫临界温度。[2~4]

 水银电阻值随温度变化图，图中横坐标为温度，纵坐标是某温度下水银电阻与0℃时电阻之比

这之后科学家们又发现很多金属和合金在低温的时候都具有超导电现象，比如，金属锡存在超导态，其超导转变温度为3.8k等。人们把处于超导状态的导体称为超导体。

我们已经知道了超导体的温度超过临界温度之后其超导电性将被破坏。此外实验还发现超导电性也会被外磁场破坏。对于某温度下的超导体，当然这个温度是小于临界温度的，当外磁场超过某一数值时，超导体的超导电性也会消失。通常我们用Hc来表示这一磁场，这一磁场被称为超导体的临界磁场。事实上，临界磁场的大小是与温度有关的。他们之间的关系大致可由下列图片表示。

 临界磁场、临界温度与临界电流的大致关系，超导现象只在曲面内出现

实验还表明，当超导体的电流超过一定限度时，超导体的超导电性也将被破坏。这一临界的电流值我们称之为超导体的临界电流Ic。我们可以这样理解临界电流存在，当到体内存在一定电流的时候，导体表面也会产生一定的磁场。当这个由于电流产生的磁场超过了超导体的临界磁场，那么超导体的超导电性就被破坏了。

1933年以前人们简单的认为超导体就是完全导体。所谓的完全导体是人们设想的电导率无穷大（电阻率无限趋于零）的导体，这种导体里面电荷的流动不需要电场力推动而永不停息。完全导体由于其电导率无穷大的性质必然要求它满足两个条件：