MgB2超导体能隙与比热的关系

MgB2超导膜的研究的开题报告
尊敬的评委：
我想就“MgB2超导膜的研究”为题目向各位评委做一份开题报告。

随着电子科技和能源技术的不断发展，超导材料已成为研究的热点领域。

MgB2作为一种新型的高温超导材料，具有超导温度高、超导电性好等优势，是当前研究的热点之一。

MgB2超导膜是指将MgB2材料制备成膜，以期望其在电子器件中发挥更加卓越的性能。

与传统的超导材料铜氧化物相比，MgB2材料可以在较高的温度下成为超导体，且其超导电性能是当前最好的；而MgB2超导膜作为它应用的一种形式，可以在超薄条件下发挥其优良的超导性能。

目前，MgB2超导膜的制备技术还比较薄弱，但是在锆基管式磁控溅射、分子束外延和化学气相沉积等技术的应用下，已经有了一定的进展。

本文拟采用化学气相沉积技术，通过变换反应物流量比，调整反应条件，探究对MgB2超导膜制备的影响，以期望获得制备优质的MgB2超导膜。

本论文主要研究内容包括研究MgB2超导膜的制备工艺，评估膜的
超导性能，探究制备工艺和膜超导性能的关系，以及对具有实际意义的
电子器件进行性能测试。

本研究的意义在于为MgB2超导膜在电子、医疗和军事等领域的应用提供技术手段，并为新型超导膜材料的研究发展提
供新的思路。

总体而言，本研究旨在利用化学气相沉积技术制备MgB2超导膜，
通过研究优化工艺参数，探寻其相关机理，并测试其性能，为进一步应
用于电子技术等领域奠定基础。

感谢各位评委的关注与支持。

MgB2超导膜的制备及性质研究的开题报告一、选题背景超导材料在电力传输、储存和医疗成像等领域具有重要应用价值。

MgB2是一种新型的二元化合物超导材料，具有超导转变温度较高，超导电流密度较大的特点，因此备受研究关注。

目前，已经有许多研究工作探究了MgB2的制备和性质，但仍然存在一些问题亟待解决。

本研究将致力于对MgB2超导膜的制备及其性质进行深入的研究和探究。

二、研究目的本研究旨在通过制备MgB2超导膜，进一步了解该材料的物理、化学性质，特别是其在超导方面的性能，为其在应用中提供更好的应用基础。

具体目的包括：1、利用物理气相沉积法制备MgB2超导膜。

2、研究MgB2超导膜的结构和物理性质。

3、探究MgB2超导膜的超导性能及其与制备条件的关系。

三、研究内容1、制备MgB2超导膜采用物理气相沉积法，在硅衬底上制备MgB2薄膜。

通过调节沉积参数，如沉积温度、气压、沉积时间等，优化薄膜制备条件，获得高质量的MgB2超导膜。

2、结构和物理性质研究使用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究MgB2超导膜的结构和形貌；使用超导量子干涉（SQUID）磁性测量系统测量MgB2超导膜的临界电流密度（Jc）、临界温度（Tc）等物理性质。

3、超导性能及其与制备条件的关系研究通过采用不同的制备条件（如沉积温度、掺杂等），研究MgB2超导膜的超导性能及其与制备条件的关系，探究影响MgB2超导膜超导性能的因素和机制。

四、研究意义本研究将有助于深入了解MgB2超导膜的制备和性质，为其在超导电力传输、医疗成像等领域中的应用提供技术支持和应用基础。

通过优化制备条件，提高MgB2超导膜的超导性能，将有助于进一步推动超导材料在实际应用中的推广和应用。

五、研究方法及步骤1、物理气相沉积法制备MgB2超导膜；2、采用XRD和SEM等手段分析MgB2超导膜的结构和形貌；3、采用SQUID磁性测量系统测量MgB2超导膜的超导性能；4、通过调节制备条件对MgB2超导膜的超导性能进行优化；5、分析研究结果并撰写论文。

MgB2超导线材制备工艺及其性能研究的开题报告一、项目背景超导材料是一种在低温下具有零电阻和完全磁通排斥能力的材料。

在能源、交通、医疗和科学研究等领域具有广泛的应用前景。

MgB2超导材料是近年来研究的热点之一，具有磁场承受能力强、制备工艺简单等优点，是目前开发的领域之一。

本项目旨在探究 MgB2 超导材料的制备工艺及其性能，为其在应用领域的进一步开发提供基础。

二、研究内容1. MgB2超导线材制备工艺的研究：研究超导线材的制备方法和工艺条件，包括材料的制备、热处理工艺等。

2. 超导线材的物理性能测试：对制备好的 MgB2 超导线材进行物理性能测试，包括电阻率、临界电流密度等参数的测试和分析。

3. 对超导线材性能的影响因素研究：探究超导线材的制备过程中，各种因素对制备材料性能的影响，包括热处理时间、温度、氧化条件等因素的变化对材料性能的影响。

三、研究意义该研究可以对 MgB2 超导线材的制备工艺和性能进行深入研究，为超导材料的应用提供支撑。

本研究的成果有助于推动 MgB2 超导材料的发展及产业化进程，对于推进我国能源、改善人民生活等领域的发展具有积极的意义。

四、研究方法和思路1. MgB2超导线材制备方法的确定：确定超导线材的制备方法和工艺条件，包括材料的制备、热处理工艺等。

2. 物理性能测试方法的选择：选择合适的测试方法测试超导线材的物理性能，包括电阻率、临界电流密度等参数的测试和分析。

3. 参数优化和数据分析：探究超导线材制备过程中，各种因素对制备材料性能的影响，包括热处理时间、温度、氧化条件等因素的变化对材料性能的影响，进行参数优化和数据分析。

五、预期成果该研究的预期成果包括：1. MgB2超导线材制备工艺的研究成果，包括制备方法、热处理工艺等。

2. MgB2超导线材的物理性能测试成果，包括电阻率、临界电流密度等参数的测试和分析。

3. 对超导线材性能的影响因素研究成果，包括热处理时间、温度、氧化条件等因素的变化对材料性能的影响。

两能隙超导体的电子比热容的开题报告
题目：两能隙超导体的电子比热容研究
摘要：
两能隙超导体对于超导体的电子配对机制的研究具有重要意义，其
独特的物理性质也使得其在新型超导材料的研究中备受关注。

本文主要
探究了两能隙超导体的电子比热容，通过分析其导体热力学性质，可以
对两能隙超导体的超导性作出更准确的判断。

本文主要内容分为如下几个方面：
1. 两能隙超导体介绍
介绍两能隙超导体的定义、发现及其基本的物理特性。

2. 两能隙超导体的电子配对机制
解释两能隙超导体的电子配对机制，包括BSC理论和黑体辐射理论。

3. 两能隙超导体的电子比热容
通过比较两能隙超导体和单能隙超导体的电子比热容，探究两者的
差异，以及这种差异的原因。

4. 两能隙超导体的磁场响应
介绍两能隙超导体的磁场响应，包括临界磁场、磁滞效应等。

5. 应用和展望
探讨两能隙超导体在超导电子学、量子计算等领域的应用前景，对
其未来的研究方向和发展趋势进行预测。

本文将采取实验和理论分析相结合的方法，借助文献资料和相关实
验数据，对两能隙超导体的电子比热容进行深入研究，为更好地理解该
类材料的物理特性提供理论支持。

超导能隙与温度的关系超导是一种特殊的物理现象，指的是在超导材料中，当温度降低到某一临界温度以下时，电阻突然消失，电流可以在材料中自由流动。

这种现象被广泛应用于超导电器件和超导电磁体等领域。

而超导能隙与温度的关系正是研究超导现象的一个重要方面。

超导能隙是指在超导材料中，低于临界温度时电子能级出现的能隙。

在超导材料中，电子是通过库伦相互作用和晶格振动来传输的。

当温度较高时，晶格振动会导致电子能级产生扩散，使得电子在材料中的传输受到阻碍，因此材料的电阻会出现。

但是当温度降低到临界温度以下时，由于库伦相互作用的特殊性质，电子能级会出现间隔，形成能隙。

在超导材料中，只有当电子能级处于能隙中时，电子才能够自由传输，电阻才会消失。

超导能隙与温度的关系可以通过BCS理论来解释。

BCS理论是由约翰·巴丁·巴丁和约翰·巴丁·约瑟夫森于1957年提出的，他们获得了1972年诺贝尔物理学奖。

根据BCS理论，超导能隙的大小与温度呈反比关系。

具体来说，超导能隙随着温度的降低而增大。

当温度接近临界温度时，超导能隙逐渐减小，直至最终消失。

这是因为在低温下，电子与晶格振动之间的相互作用会增强，使得能隙变窄。

而在高温下，这种相互作用会减弱，能隙变宽。

超导能隙与温度的关系可以用能隙方程来描述。

能隙方程是描述超导能隙与温度关系的数学表达式。

根据能隙方程，超导能隙与温度的关系可以通过一个临界温度和一个能隙常数来确定。

在实际应用中，人们常常通过测量材料的电阻来确定超导能隙与温度的关系。

通过在不同温度下测量电阻，并绘制出电阻与温度的变化曲线，可以得到超导能隙与温度的关系。

通常情况下，温度越低，超导能隙越大，临界温度也越低。

超导能隙与温度的关系是研究超导现象的一个重要方面。

它通过描述电子能级在超导材料中的能隙变化，揭示了超导材料在低温下电子传输的特殊性质。

通过研究超导能隙与温度的关系，人们可以更好地理解超导现象的本质，并为超导材料的应用提供理论依据。

MgB2超导电性的发现及其特性学生姓名：高宁学号：20095040202单位：物理电子工程学院专业：物理学指导老师：刘慧职称：实验师摘要：本文介绍了超导发展的历史和最有可能首先实现大规模工业应用的超导材超导电性的发现，详细介绍了MgB2中的超导电性的特性和研究现状，MgB2料MgB2的发现实现了高温超导技术的实用化进程。

关键词：超导; 二硼化镁; 晶体结构; 研究现状The found and characteristics of MgB2’s superconductivity Abstract：This article introduces the development history of superconductor and the found of MgB2’s superconductivity, MgB2 is a superconducting material, which is most probably to be firstly realized in large-scale industrial application. This article also describes the feature and characteristics of MgB2. The found of MgB2 realizes the superconducting technique’s practical applications.Key words：Superconducting,MgB2, Crystal structure, Research status引言自从在铜氧化物中发现了高转变温度的超导体以后，新的高温超导的研发引起了人们极大的兴趣，MgB2超导体以其39K的高转变点打破了Bardeen-Cooper-Schriefler 的理论预言[1]，为研究超导的微观机理提供了一种新型的材料。

新型超导体M gB 2超导电性及制备技术进展*夏庆林1)**易健宏1),2) 李丽娅1) 叶途明1) 杜鹃1) 彭元东1)1)(中南大学粉末冶金国家重点实验室中南大学物理科学与技术学院,长沙410083)2)(牛津大学材料系,牛津QXI 3PH)摘 要: 文章简单介绍了新型超导体M gB 2的基本超导电性,综述了M gB 2块材(多晶)、线材、带材的主要制备技术,对M gB 2超导材料的应用前景进行了展望,并指明了下一步研究工作的方向。

关键词:M g B 2;超导电性;制备技术Superconductivity and progress in preparation technologyof novel superconductor MgB 2Xia Qinglin 1),Yi Jianhong 1),2),Li Liya 1),Ye Tuming 1),Du Juan 1),Peng Yuandong 1)1)(State Key L aboratory for Power M etallurg y and Schoo l of Physics Science andT echnology,Centr al South U niversity,Changsha 410083,China)2)(Depar tment of M aterials,Ox ford U niversit y,Par ks Road,Ox ford Q XI 3PH,U K)Abstract:After simply introducing the basic superconductiv ity of novel superconductor M gB 2,the main pr epar atio n techniques of bulk (poly cr ystal),w ire,tape of M gB 2w ere outlined T he application of this novel super conductive mater ial is promising and the research directio n on M gB 2is pointed out Key words:M gB 2;superconductivity ;pr epar atio n technology*湖南省自然科学基金资助项目(编号02JJY 2079)**夏庆林(1973-),男,博士研究生,主要从事新型功能材料的研究。

二硼化镁晶体铌合金的超导转变温度二硼化镁（MgB2）的超导转变温度为39K，即零下234℃。

二硼化镁最早于1953年合成，研究人员在2001年发现，这种化合物在温度略接近绝对温度40K（即-233℃）时会转变为超导体。

它的转变温度几乎高达其他同类型超导体的两倍，而它的实际工作温度为20~30K。

要达到这个温度可借由液态氖、液态氢或是封闭循环式冷冻机来完成降温。

比起工业界以液态氦来冷却铌合金（4K），这些方法既简单又
省钱。

此外，理论计算表明，在二硼化镁中有不只一个能带跨越费米面，电声耦合所造成的费米面失稳完全可能在两个能带的费米面处产生能隙。

超导体MgB2及其制备方法综述蒋雯（北京理工大学材料学院材料科学与工程专业，北京 100081）摘要：2001年1月所发现的MgB2超导体具有39K的临界转变温度，是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体。

本文介绍了 MgB2的超导电性、超导机理以及提高其高磁场临界电流密度的途径，综述了它的制备方法。

关键词：MgB2超导体；超导机制；制备方法；2001年，日本Nagamatsu等发现了迄今为止临界温度最高的金属化合物超导体——MgB2。

它有较高的超导转变温度（T C=39K）和临界场，较大的相干长度，并且晶界不存在弱连接，结构简单，成本低廉【１】。

因此，全世界科研人员都对它进行了关注和广泛深入的研究，取得了很多研究成果。

本文将介绍MgB2材料的有关性质，论述了它的超导机理以及提高其高磁场临界电流密度的途径，并简要介绍其制备方法。

1 MgB2的超导电性及其超导机制的超导电性1.1 MgB2MgB2是具有最高超导转变温度的低温超导体，转变温度高达39.4K，有效载流子为空穴型。

MgB2属于第二类超导体（即界面能小于零的超导体）。

它的下临界磁场在27～48mT，上临界磁场在14～39T之间，不可逆场在6～35T之间。

零场条件下的临界电流密度J C=106A/cm2。

与高温超导体相比，MgB2具有更长的相干长度【１】。

能带计算表明，MgB2是一种宽能带化合物，价带主要由Mg和B原子的ｓ轨道和ｐ轨道杂化形成的。

其中，B-B保持共价键结构，Mg呈离子态，Mg最外层的2个电子都贡献给B使它获得导电性【２】。

另外，在目前的研究的压力范围内，随着压力的升高，MgB2的T C遵循二次方关系或者线性关系而降低。

MgB2的热膨胀系数和压缩系数类似，都具有各向异性的特点：c轴对热的反应程度高于a轴。

在同样的升温条件下，点阵常数沿c轴的增加大约是沿a轴增加的2倍【２】。

的超导机制1.2 MgB21.2.1 以声子为媒介的超导机制同位素效应研究结果表明，MgB2属于传统的BCS超导体，比较高的德拜温度以及强烈的的电子—声子互相作用导致了较高的转变温度。

MgB2超导体能隙与比热的关系
王建阳;王梅;苏希玉;刘文;公丕峰
【期刊名称】《低温与超导》
【年(卷),期】2006(034)002
【摘要】基于双带模型,通过引入非电子--声子相互作用并利用自洽近似方法在BCS理论框架内讨论了硼化镁超导体的能隙及电子比热.
【总页数】3页(P126-128)
【作者】王建阳;王梅;苏希玉;刘文;公丕峰
【作者单位】曲阜师范大学物理工程学院,曲阜,273165;曲阜师范大学物理工程学院,曲阜,273165;曲阜师范大学物理工程学院,曲阜,273165;曲阜师范大学物理工程学院,曲阜,273165;曲阜师范大学物理工程学院,曲阜,273165
【正文语种】中文
【中图分类】O51
【相关文献】
1.铜氧化物高温超导体能隙研究现状及困难 [J], 柯莎;宋师霞;李亚亚;陈学建
2.局域态密度对铁基超导体能隙对称性的影响 [J], 叶晓山;马幸;刘拥军;;;
3.氧化物高温超导体的能隙和比热跃变 [J], 苏希玉;章立源
4.光电子谱中高温超导体能隙的确定 [J], 徐熔;季红;徐亚伯;杨清建
5.关于高T_c氧化物超导体的能隙及其超导态下残余电子比热问题 [J], 冷满华;申江;章立源
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

综 合 述 评稀有金属快报 2002年第3期 1MgB 2的超导特性1 引 言MgB 2是20世纪50年代就早已熟悉的老材料，只是最近才发现它是超导体(Akimitsu, Nagamatsu et al 2001)，它具有简单六方结构，超导转变温度近40K 。

在BCS 理论框架内，低质量元素产生较高频率的声子模，可导致更高的转变温度。

过去曾有人预言，最轻的元素，氢，在高压下具有最高的超导转变温度。

MgB 2的发现再一次证实含有轻元素的化合物具有更高T c 的这一预言。

MgB 2高达40K 的超导转变温度已接近或已高于BCS 理论所预言的超导转变温度的理论上限。

据统计，自2001年1月10日Akimitsu 小组在日本森代的一次会议上报告了MgB 2的超导电性，到2001年7月末，已有260多篇有关MgB 2的研究报道，也就是说平均每天1.3篇。

这260多篇研究工作涵盖了广泛的研究领域，包括了大块、薄膜、线材、带材样品的制备，各种替代元素对转变温度的影响，同位素效应，Hall 效应的测量，热动力学的研究，临界电流和磁场的关系，微波和隧道特性的研究等等。

人们不禁要问，为什么对超导转变温度仅为40K ，比汞基高T c 超导体的转变温度134 K 的三分之一还低的MgB 2 产生如此巨大的兴趣呢？况且现在已经可以制造在液氮温度以上工作的高T c 超导线了。

其重要的原因之一是高T c 超导线的制作成本太高，因为超导线中的70%是银。

而且，MgB 2的各向异性不大，具有较大的相干长度和晶界电流传输特性，具有很好的应用前景。

MgB 2具有简单六方AlB 2型结构，P6/mmm 空间群，这种结构含有类似石墨的硼层，硼层被六方紧密堆积的镁层隔开。

镁原子处在硼原子形成的六角形的中心，并且给硼原子面提供电子。

MgB 2在B-B 链长方向具有较强的各向异性，硼原子面之间的距离明显大于在硼原子面中的B-B 距离。

MgB 2的超导转变温度几乎是二元超导体Nb 3Ge 超导转变温度(23K)的2倍，是具有最高超导转变温度的低温超导体。

紧束缚近似解释mgb2超导电性在温度T＜1 ℃的范围内， Nb固体样品是一个准晶体。

对于各种样品，当温度在1～5 ℃范围内，按照布里渊区边界条件从紧束缚近似过渡到经典解析时，晶格振动能量的数值按照式(1)～式(5)计算。

在此范围内，如果选择合适的合金成分、掺杂和制样方法，就可以把化学计量化合物分解为纯物质，如果这种混合样品的分子数大于2Nb，则Nb样品能够超导电性。

不过由于合金成分不同，对于某些元素合金的最佳配比，可以通过试验求得。

对于组成同一个Nb的不同相，如Ba3Nb和TiNb，对于化学计量化合物，其组成和配比将会不同。

所有这些因素都会影响到超导电性的强弱。

在M＝100和k＜1， K＜1 ℃范围内，计算出的结果对于绝大多数化学计量化合物都满足。

只要合金成分和超导元素在纯度高于85%的超导临界点以上时，所有晶格能量小于0·5电子伏特·米的相间界面附近能发生多重位错。

用式(1)来处理这种问题，当温度降低时，温度梯度产生晶格位错，每一个晶格位错将吸收或放出能量。

对于超导物质的超导性来说，一个单独晶格位错应该与温度梯度无关。

从而我们可以把式(1)简化为：式中uNb＝P0·Eε+mNb·Pm， p和E分别是相邻晶格和相间界面上的界面能， m和P分别是原子间距和化学计量比。

2t(0)nb(100)0 K(0)t(0)nb(100)0 Δ~Ag1T(0)t(0)nb(100)0 0·Δ~Ag1=0·在临界温度上，根据式(1)可知，相邻晶格位错的能量正好是不平衡状态中系统能量的一半。

在这种情况下，每一个晶格位错应吸收或放出能量。

由于每一个晶格位错只吸收或放出能量一半，所以整个系统的总能量是不平衡的。

相邻晶格位错应放出一半的能量，使得相邻界面附近能够达到稳定的热力学平衡。

当温度在T＜1 ℃的范围内，对所有Nb样品取相同的样品分解，发现随着温度的升高，有超过50%的原子成为自由原子。

二硼化镁超导材料
一、引言
超导材料是指在低温下电阻为零的材料，是当今材料科学领域的重要研究方向之一。

二硼化镁（MgB2）是一种新型超导材料，具有较高的临界温度和较强的超导性能，被认为是未来发展方向之一。

二、MgB2超导材料的基本特性
1.临界温度高：MgB2的临界温度约为39K，比传统超导材料Nb3Sn 和Nb-Ti高出很多。

2.超导性能好：MgB2具有较高的临界电流密度和较强的磁场抗扰动能力。

3.易于制备：MgB2可以通过简单的固态反应法制备得到，制备工艺简单、成本低廉。

三、MgB2超导材料的制备方法
1.固态反应法：将镁粉和硼粉按一定比例混合后，在惰性气氛下加热至1100℃-1200℃，即可得到MgB2超导材料。

2.物理气相沉积法：在真空中将镁和硼分别蒸发沉积在基底上，并在一定条件下加热，形成MgB2超导材料。

3.电弧放电法：将镁和硼分别放置在电极上，在惰性气氛下进行电弧放电，即可得到MgB2超导材料。

四、MgB2超导材料的应用前景
1.电力传输：MgB2超导材料可以用于制造高温超导输电线路，具有
较高的传输效率和较低的能量损失。

2.医学领域：MgB2超导材料可以用于制造MRI等医学成像设备，具
有较高的分辨率和较低的能量消耗。

3.磁浮交通：MgB2超导材料可以用于制造磁浮列车等交通工具，具
有较高的速度和较低的摩擦阻力。

五、结论
MgB2超导材料是一种新型、高性能、易制备的超导材料，具有广泛
的应用前景。

未来随着技术不断发展，相信其应用领域将会更加广泛。

二硼化镁光电
二硼化镁（Magnesium Diboride，简称MgB2）是一种超导材料，表现出在相对较高的温度下（超过液氮温度），具有超导性质的特点。

超导材料在光电子学、电力输送等领域有重要的应用潜力。

在光电子学方面，二硼化镁的超导性质使其成为超导电器件的潜在候选材料。

以下是一些与二硼化镁在光电子学中的应用相关的特性和研究：
1.超导性：MgB2 的超导转变温度相对较高，超过液氮温度
（77K），这使得它相对于低温超导体更易于制冷。

这对于超导
电子学应用是一个优势。

2.电磁性能：MgB2 具有良好的电磁性能，对于制造超导磁体和
超导电缆等应用非常有利。

3.能带结构：MgB2 的能带结构对于理解其电子性质和超导机制
非常关键。

理解能带结构有助于优化材料性能和制备工艺。

4.磁通量侵入深度：研究MgB2 的磁通量侵入深度是关键的，
因为它影响超导体在外部磁场下的性能。

5.制备方法：研究人员一直在努力改进合成和处理技术，以提高
MgB2 的制备效率和性能。

总的来说，二硼化镁在光电子学领域有望应用于超导电器件、磁体、超导电缆等方面，但具体应用的可行性和性能需根据具体研究和工程要求进行深入的实验和研究。

超导能隙与温度的关系(二)
超导能隙与温度的关系
背景介绍
•超导现象的定义
•超导材料的特性
超导能隙的概念
•能隙的定义
•超导能隙的性质
温度对超导能隙的影响
•Kosterlitz-Thouless理论
•BCS理论
Kosterlitz-Thouless理论
•临界温度与相变
•超导能隙的温度依赖关系
BCS理论
•费米面和库珀对
•超导态与正常态的能级分布
•BCS理论中的超导能隙温度依赖关系
结论
•温度对超导能隙的影响是非常重要的
•Kosterlitz-Thouless理论和BCS理论对其加以解释和说明以上是对“超导能隙与温度的关系”进行简要描述的文章，涵盖
了背景介绍、超导能隙的概念以及温度对超导能隙的影响，分别从Kosterlitz-Thouless理论和BCS理论的角度进行解释。

根据这些理论，可以得出结论认为温度对超导能隙有重要影响，并进一步说明了Kosterlitz-Thouless理论和BCS理论在解释这一影响方面的作用。