第十二讲 超导材料
超导材料研究报告
超导材料研究报告超导材料研究报告一、超导材料简介超导材料是指具有超导性能的材料，其特性是能够在低温的状态下，当电子进入到超导体内部之后，就会发生磁性耦合，会对外部的电磁波具有抗干扰能力。
它具有传播信号速度快、功耗低、无损耗等优点，是电子元件及电子设备的重要组成部分。
二、超导材料特性1. 超导体材料是指在低温下，它的电阻急剧下降，并且几乎变成一无限小的材料，这是它最显著的特性；2. 当电子进入到超导体内部之后，它们会发生磁性耦合，因此具有抗干扰性能；3. 超导体材料具有极低的功耗，可以节省能耗；4. 超导体材料具有传播信号速度快的特性；5. 超导体材料具有无损耗的特性，可以在电子设备中发挥作用。
三、超导材料应用超导体材料具有许多独特的特性，使它在许多领域得到了广泛应用，如飞机电子设备、电力系统、电子药物测试、核能设备、气动电子、医用设备等。
超导体材料在电力系统中可以被用作比较精确的电流传感器，它可以检测微弱的电流变化，有助于发现系统故障。
超导体材料也可用于电容电磁联合换能器，可以便捷的把电能转换成其它形式的能量，可以应用在飞机电子设备中。
另外，超导体也可以用于高频电磁波抗干扰，可以有效的抗击外部的电磁波干扰，提高电子设备的安全性。
超导体材料还可以用于高精度的检测，如医用检测，超导体也可以用于高速磁计算机数据存储等。
四、超导材料的局限性虽然超导体材料具有许多非常优秀的性能，但由于它们的温度易受影响，它们的低温操作范围很窄，所以在实际应用中也会有一定的局限性。
此外，超导体材料还需要一定的技术条件，以及支持系统。
所以，在实际应用中，也需要结合技术和费用等因素考量，才能发挥其最优状态。
总之，超导体材料是一种具有独特性能的新材料，在许多领域都得到了广泛应用，但仍存在一定的局限性，在实际应用中还有待进一步提升。
超导材料介绍课件PPT
No Power Loss Act as Magnet Tc, Jc, Hc Electron Tunnelling
第8页
1. 零电阻效应
不同导体的电阻-温度曲线
水银的零电阻效应
在特定的温度下材料的电阻突然消失的现象称为超导（电）现象，发生这 一现象的温度叫超导转变温度Tc，也叫临界温度。材料失去电阻的状态称 为超导态，存在电阻的状态称为正常态。具有超导态的材料称为超导材料。 零电阻效应是超导态的一个基本特征。
第4页
1986年缪勒和柏德诺兹发现了钡镧铜氧体系高温超导化合物。于1987 年获得若贝尔奖。这一研究成果导致了多种液氮温区高温超导体材料 的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来。
第5页
金兹伯格
莱格特
阿布里科索夫
2003年诺贝尔物理学奖授予美国阿尔贡国家实验室的阿力克谢·阿 布里科索夫、俄国莫斯科莱伯多夫物理研究所的维塔利·金兹伯格 和美国伊利诺斯大学教授安东尼·莱格特，以奖励他们在超导和超 流理论方面的先驱性贡献。
第11页
超导体与理想导体的磁性质的区别
超导态是一个 热力学平衡现 象，抗磁性可 逆；理想导体 的这种磁性质 与加场过程有 关，不可逆。
第12页
3. 超导体的临界参数
➢临界温度Tc ➢临界磁场Hc ➢临界电流密度Jc
一些金属超导体临界 磁场与温度的关系
维持超导状态的必要条件
第13页
4. 超导隧道效应
第二类超导体的相图
N
T Tc
第18页
混合态
T<Tc 0<H<Hc1
T<Tc Hc1<H<Hc2
Flux penetrates above the lower critical field Hc1 Superconductivity survives up to the upper critical field Hc2 Type II Most alloys, HTS, MgB2.
超导材料ppt(最全版)PTT文档
原19因87：年B，C中S理国论科认学为家，赵正忠是贤由在于钇超-钡导-铜电-子氧C系o材o当p料e通r上对把的以临关低界联超效于导应临温，度使界提外电高磁到场流9很0值难K以进IC上入时，，液，从氮而在的导禁绝致区了缘（迈7薄斯7K纳层）效也上应被的突破电了压，这为使超导转变温
仍处于超导态，此称为混合态。
1第9二91类年超发导现体了有球两状个碳临分界子磁碳场60：在下掺临入界钾磁、场铯H、高C钕1和速等上元计临素界算后磁，机场也H等有C超2场。导合性。。 类1☆9似8同6分年子位，束米素外勒延效和这贝应种德先诺进尔薄茨膜发生现长了技一术种也氧已化经物发（展镧得-钡很-铜好-。氧化物陶瓷超导材料）
1987年底铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的纪录提高到125K。
1991年发现了球状碳分子碳60在掺入钾、铯、钕等元素后，也有超导性。
1993年，人们发现了超导临界转变温度为133K的汞-钡-钙-氧系材料。
近年来，人们对超导电性的研究又不断取得新的进展，如 发现了新型超导体C60，C60被誉为21世纪新材料的“明星”， 由于它弹性较大，比质地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成型，而 且它的临界电流、临界磁场和相干长度均较大，这些特点使 C60超导体更有望实用化。这种材料已展现了机械、光、电、 磁、化学等多方面的新奇特性和应用前景。有人预言巨型C240、 C540合成如能实现，还可能成为室温超导体。
若属想超利 导用材热料核的反临应界来温发度电范，围首为先0. 必须解决大体的非线性电
这种材料已展现了机械、光、电、
C当e外C磁u2场Si达2）到有H机C1超时导，材就料失（去如完富全勒抗烯磁等性），磁阻力线特开性始穿，过可超导制体成内部高，灵在达敏到度HC的2之磁前敏，超感导器体内件的，部分应区用域转在变超为正常态，其余
超导材料Jaciychen精品PPT课件
超导材料的发展 MgB2超导体介绍 Al 和 C对 MgB2超导的影响实验
实验结论
1 .1超导简介
1908 年，荷兰科学家昂尼斯（Onne s） 首次将氦气液化，并 得到了低于4K的温度。
1911 年，他在测量一个固态汞样品—汞线的电阻与温度的关系 时，意外发现汞冷却到4.4K（即 - 269℃） 时，电阻突然消失 了。随后，科学家们发现许多金属、合金及金属间化合物也具 有这种特性。
2.3 最新研究其他合金元素对MgB2 超导体的影响
低场和高场是指低场核磁和高 另M微密b一观度, L些结。i等元构。素，其场主般高也显核要将场中它用著是磁在磁核Ti来的描，于场磁掺做提述它 其强，杂电高M们 磁度0可路.g了5的 场为B以T中2至超M区 强1某在T1g导别 度以点.BM0电2顾 不上T体超g的流B名 同的中导2称强晶思 ，称的体弱为格义 一为化在中中学低形掺场成杂下纳，的米如临级T界i的, A电gT流,iB2
场核和流磁动，方0.向5T的及物以理下量的。称它是为矢低场 核磁量，。其大小等于单位时间内通
过垂直电流方向单位面积的电
研究还发现 T量i，，C以共正掺电时荷流M动g的B2方的向超为导这电性，发现 Ti 和 C 可 以起到互补的矢作量用的，正方Ti向掺。杂单可位以是：提安高培低场下的性能，C 掺杂 提高了高场下每的平性方米能，，记当作两A/种m2.原它素在物共理同掺杂可以提高在整 个外场条件下的临中界一电般流用密J表度示。。
的时间，超导临界温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史
乃至科技发展史上都堪称一大奇迹。
1.3 超导材料的主要特性
1） 超导电性。如前所述，超导电性是 1911 年由荷兰科学家昂尼 斯发现的。
超导材料的研究与应用
超导材料的研究与应用超导材料是指在低温条件下表现出电阻为零的物质，具有极高的电导率和磁通排斥性能。
超导材料的研究和应用一直是物理学和材料科学的热点领域之一。
本文将介绍超导材料的基本原理、研究方法和应用情况。
一、超导材料的基本原理超导材料的基本原理可从两个方面来解释，即电子配对和电子与晶格的相互作用。
首先是电子配对。
根据国际能源机构的定义，超导性是指在临界温度以下，电子能够按照某种机制形成电子对。
这些电子对中的电子以库珀对的方式配对，通过与晶格的振动相互作用来克服库伦排斥力，从而实现电子的整体流动，即形成超导态。
其次是电子与晶格的相互作用。
晶格振动通过电子与晶格的相互作用来提供电子之间的吸引力。
当温度降低时，晶格振动减小，电子与晶格的相互作用增强，从而促进电子配对的形成。
二、超导材料的研究方法在超导材料的研究过程中，科学家采用了多种方法和技术来进行实验和分析。
以下是一些常用的研究方法：1. 磁化率测量：通过测量材料的磁化率，可以确定其超导转变温度。
当温度低于临界温度，材料的磁化率会显著变化。
2. 电阻测量：电阻是判断材料是否超导的重要参数。
通过测量材料的电阻随温度的变化情况，可以确定超导转变温度和超导态的性质。
3. X射线衍射：通过研究超导材料的晶体结构，可以了解其晶格的变化和电子与晶格的相互作用。
4. 超导磁体实验：利用超导材料的超导性能可以制造强磁场。
科学家可以设计和制造超导磁体，并通过对其性能的研究来探索超导材料的物理性质。
三、超导材料的应用超导材料在多个领域都有广泛的应用，下面列举一些常见的应用：1. 超导电缆和输电线：利用超导材料的低电阻特性，可以生产高能效的输电线路和电缆，减少能源传输过程中的能量损耗。
2. 储能技术：超导材料可以用于储存和释放电能，提高能源利用效率。
超导磁能储存技术可以实现大规模储能，用于平衡电网的负荷变化。
3. 磁共振成像：超导材料的超导性能可以用于医学磁共振成像技术，在医学诊断中起到重要作用。
超导材料
4.1.2 超导研究的历史回顾
1973年，发现Nb3Ge具有超导性，Tc为23.2K。 1973年，约翰斯通(D.C.Johnston)发现Li1+xTi2-xO4 具有超导性，其临界超导温度Tc达到13.7K。斯 赖特(A.S.Sleight)等发现BaPbxBi1-XO3(x=0.27)具 有超导性，其义为Tc=13K。这些奇异的氧化物 超导体的发现，使人们开发高温超导材料的注意 力转向了金属氧化物。 1975年，对超导材料的应用研究又迈出了新的一 步，时速达500km/h的超导磁悬浮列车试制成功。
4.1.2 超导研究的历史回顾
1961年，孔兹勒（J.E.Kunler）等发现Nb3Sn在 8.8T强 电场中有 4.5×109A/m2的载流能力。 60年代，采用Nb3Sn制成了第一个实用的超导螺旋管。 此外，Nb-Zr、Nb-Ti、Nb3Si。V3Ga和V3Si等一系列超 导合金或化合物相继问世。 1967年，发现了SrTiO3和NaWO3在0.3K具有超导性。 1969年，超导纤维研制成功，使超导技术产生新的飞 跃，同时，超导材料在磁流体发电、受控热核反应、 宇航工业、高能物理等方面发挥了重要作用。另外， 由于材料的临界超导温度普遍很低，限制了它们的应 用推广，所以，开发高临界超导温度的材料成为人们 追求的主要目标之一。
4.1.2 超导研究的历史回顾
1987年2月16日，美国朱经武等人获得Tc为90K的超导陶瓷，但未 透露任何细节。1987年2月19日，赵忠贤、陈立泉等人研制出Y(钇) －Ba－Cu－O超导陶瓷，其Tc达到93K，并在世界上首次公布了陶 瓷的成分，国内外许多实验室很快证实了这一发现。人们向往已 久的“液氮（沸点为77.3K）温区的超导性”的实现，在世界上掀 起了一股高温超导研究的热潮，形成了全球性的激烈竞争，其规 模之大、速度之快、影响之深远，都是历史上空前的。此后很快 发现了一系列含稀土的氧化物超导体，通称为“123相”。 1988年，Cava等发现用K取代BaPb1-xBixO3中的Ba获得了KPblxBixO3超导材料，其Tc为30K。 1988年，前田(H.Maeda)等发现无稀土的Bi2Sr2Ca2Cu3O10超导陶瓷， 其中Tc可达110K。同年发现Tc更高的Tl(铊)－Ba－Ca－Cu－O系 超导陶瓷，Tc可达120K，其中Tl2Ba2Ca2Cu3O10超导陶瓷的Tc高达 125K。
超导材料 物理
超导材料物理超导材料是指在低温下表现出零电阻、完全抗磁性和迈克尔逊效应的材料。
超导材料的研究在物理学领域具有重要的意义，不仅为探索新的物理现象提供了平台，也为实现高效能电子设备和能源传输系统提供了可能性。
超导材料的发现可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林·奥尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）首次将汞冷却到接近绝对零度（-273.15℃）时，发现汞的电阻消失了。
这一发现引起了科学界的广泛关注，随后的几十年里，科学家们陆续发现了一系列表现出超导性的材料。
超导材料的超导性是由其电子对特殊的库珀对（Cooper pair）效应引起的。
库珀对是由两个自旋相反的电子组成的，它们通过晶格振动（声子）来传递相互吸引的库伦力。
低温下，晶格振动减弱了电子之间的散射，使电子能够以较低的能量通过晶格。
这种电子的集体运动形成了超流体，电子可以无阻碍地通过材料，从而表现出零电阻特性。
超导材料的超导转变温度是一个重要的性能指标。
早期的超导材料的超导转变温度非常低，甚至接近绝对零度，限制了超导技术的应用。
但随着研究的深入，科学家们不断发现新的超导材料，并成功合成了一系列具有较高超导转变温度的化合物，如铜基、铁基和镧系等超导材料。
超导材料的高温超导现象成为了超导物理研究的热点之一。
高温超导材料的超导转变温度通常在液氮温度（-196℃）以上，这使得它们在实际应用中具有更大的潜力。
高温超导材料的发现不仅推动了超导技术的发展，也为理解超导现象的本质提供了新的线索。
超导材料的研究不仅关注其基本物理性质，还关注其实际应用。
超导技术在能源传输、磁共振成像、粒子加速器等领域具有广泛的应用。
超导电缆可以实现电能的高效传输，超导磁体可以产生强大的磁场用于医学成像和粒子加速。
此外，超导材料还有潜在的应用于量子计算和量子通信等领域。
虽然超导材料的研究取得了重要的进展，但仍然存在一些挑战。
目前已知的高温超导材料仍需要低温冷却才能实现超导转变，这限制了其在实际应用中的推广。
超导材料课件(中科院)
完全抗磁性
1933年，德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对锡单晶球 超导体做磁场分布测量时发现，在小磁场中，把金属冷却到 超导态时，超导体内的磁通线全部被排斥出去，保持体内磁 感应强度B等于零，超导体的这一性质被称为迈斯纳效应。 超导体内磁感应强度B总是等于零，即，金属在超导电状态 的磁化率为：
仅从超导体的零电阻现象出发得不到迈斯纳效应， 同样用迈斯纳效应也不能描述零电阻现象，因此，迈斯 纳效应和零电阻性质是超导态的两个独立的基本属性， 衡量一种材料是否具有超导电性必须看是否同时具有零 电阻和迈斯纳效应。
1 i eA 2 其中 A(r) B(r)
2m
B(r ) 是超导体内部的磁场
gs (H ) gn (0)
2
2
4 1 2m
i
eA 2 B2
20
B H
如何得到GL方程？
将 gs (H ) 分别对 和A求极值，由常规的变分可得：
伦敦第二方程的提出
麦克斯韦方程 E B t
伦敦第一方程
t
(
js
)
1
E
( t
js
)
B t
t
[
(js
)
B]
0
(js ) B 常数
这里取： (js ) B 0 (js ) B
伦敦第一方程的提出: 从欧姆定律出发
对于超导体，有：
mv qEt v qEt m
v qE t m
又因为： js nsqv
js t
ns
q
v t
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.52称为BCS理论的能隙系数。BCS理论是弱耦合理论，后来进一步发 展形成强耦合理论。
ＲＶＢ理论
共振价键（RVB）理论：代表派人物是P. W. Anderson。早在1987年初， Anderson 就提出了以共振价键理论（resonating-valence-bond简称RVB） 取代传统的费米液体理论，解释刚刚发现不久的高温超导铜氧化物。由RVB 发展而来的Luttinger液体理论可以同时兼顾反铁磁绝缘相和超导相，对大 半个电子相图给出独特的解释。该理论认为，二维CuO2面的物理本质同一 维反铁磁链一样，费米液体图象不再适用，且低能激发态时自旋自由度和 电荷自由度分离，分别为带电荷而无自旋的空穴和带1/2自旋而不带电荷的 自旋子。它圆满地解释了Y-123的ρ(T), RH(T) 和cotH(T)行为，特别是改 变氧含量，Co替代Cu（1），Ni和Zn替代Cu（2）后的一系列变化。 2002年，Nobel奖得主Laughlin提出Gossamer超导理论，指出单带模型 (Hubbard和 t-J)不能是高温超导理论的出发点，并引发了RVB理论研究的 复苏。2003年11月，Anderson提出RVB-Plain Vanilla超导理论，依靠有效 单带模型及RVB函数的变分计算，给出了超导态的相图，并把Gossamer的理 论包容在内，紧接着Bell实验室的Varma全面地分析了RVB-Plain Vanilla 超导理论，指出其理论上的不适当和与大量实验结果的矛盾。关于高温超 导机制的研究仍在积极进行中，揭开其“庐山真面目”尚需时日。
*La系超导体
La2-xAxCuO4+δ (la-0201) 为四 方晶系，在室温x>0.05时空间 群I4/mmm，晶格参数 a=3.8Å,c=13.2 Å其母体结构为 La2Cu04结构（n=1,R-P）,钙钛 矿结构单元LaCuO3以a/2+b/2的 位移方式堆叠形成这种结构。 该结构也可看成是IL(CuO2)和 RS(La2O2)交错排列形成。
*Y系超导体
常见的超导相有 Y-123(7-δ)、 Y-124和Y-247
Y-123(7-δ)
Y-123 Y-123的很多性质均随着氧含量的不同而发 生变化。在δ<0.2时，晶体属于正交晶系，空间群 Pmmm， 晶 格 参 数 a=3.8187Å, b=3.8833Å, c=11.6687Å；δ=1时，Cu-O链上含氧量为零，晶 格变为四方晶系，空间群变为P4/mmm；δ在约在 0.6-1.0区间内时，δ个氧原子随机分布在晶胞两端 的Cu-Cu 之间，此时晶格也是四方结构。Y-123的 Tc 也随着氧含量的多少而变化，而且在0.3<δ<0.5 时，Tc 达到60K并且不随δ变化，形成一个“平 台”，曾经认为平台的形成和orthⅠ和orthⅡ转变 有关，后来发现并非如此，关于该现象尚无合理 的解释。
Tc / Tc ,max = 1 − 82.6( p − 0.16) 2
其中Tc,max 是最佳掺杂时的超导转变 温度。
“0.19问题” 19问题” 问题 J．L．Tallon等人对高温超导相图的研究做出了重要贡献。他们系统 地考察了La系、Y系(Y-123,124,YCa,YZn) 和Bi系，收集了熵、电阻率、拉 曼散射、角分辨光电子能谱、直流磁导率和核磁共振等诸多实验数据,发现 T*线基本上都落在同一直线上，且该线延伸与横轴交于0.19处，这就是著 名的“0.19问题”，这点也称量子临界点。可表为T*=K（1-P/Pc），K是零 掺杂的超交换能，量级为0.1eV，P为掺杂产生的载流子浓度，Pc为T*线与 横轴的交点的载流子浓度，约为0.19。在这点两侧，物理性质发生陡变， 当P≤0.19时，在欠掺杂区，随着凝聚能的急聚减小呈现弱的超导电性；当 P≥0.19时，在过掺杂区，呈现强的超导电性。 “1/8问题” 问题” 一般来说，高温超导体的超导转变温度随掺杂量的变化遵从：在欠掺杂 区域，随x的增加而增加，在过掺杂区随x的增加而减小。但Moodenlaugh等 在实验中发现，La-Ba-Cu-O超导转变温度Tc随掺杂量的增加在掺杂浓度 x=1/8处，突然降低，这即是引起人们广泛关注的“1/8问题”。后来，人们 发现“1/8问题”不仅在La-214中存在，而且在Bi2212和Y-123中也存在。这 说明“1/8问题”在电子相图中具有重要意义。
*Y系超导体
同属于正交晶系的Y-124相 与Y-123的不同在于b方向的CuO单链变成了双链，两个Cu-O链 在b方向有相对b/2的错位，形 成了edge-sharing 形式的平行 于bc面的单层Cu-O面。由于空 间对称性发生了变化，Y-124的 晶胞c轴是123相的两倍多，达 到27.24Å，空间群为Acentered Ammm。具有更长c轴 的Y2Ba4Cu7O15-δ则是Y-123和Y124在c方向交替排列的结果。 常见的超导相有Y-123(7-δ)、 Y-124和Y-247
掺杂效应
100 90 80 70 Tc=92.8-50.6x-162.7x
2
Tc(K)
60 50 40 30 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pr content (x)
Y1-xPrxBa2Cu3Oy:Tc =92.3-81.7x-105.9 x2 YBa2-xPrxCu3Oy: Tc =90-7.52x-576.7x2
Tl系 Tl系分为TlBa2Can-1CunO2n+3和Tl2Ba2Can1CunO2n+4两种，除了前者在n=1时是半导体外， 二者的Tc均随n的增加而增大，并且在n相同 时，前者的Tc比后者低15－20K左右， Tl2Ba2Ca2Cu3O10的Tc可达125K。含有单Tl-O 层的晶格为简单四方结构，空间群为P4/mmm, a轴长度在n=1、2、3时分别为3.869、3.850、 3.843Å,c轴长度分别为9.69、12.72和 15.87Å；含有双Tl-O层的材料晶格一般认 为是体心四方，空间群为I4/mmm。晶胞两端 的两个Tl-O层以RS的形式排列，这样每个能 反应对称性的晶胞包含两个化学式量的原子， 其c轴均比相应的单Tl-O层的c轴长一倍以上， a轴则比相应单Tl-O层的a轴稍短。 Pb系 Pb系容易通过原子替代生成很多超导体， 现以常见的Pb2Sr2MCu3O8（M为Ca、Y或稀土 元素）来说明其结构。它与Tl系最大的不 同在于多了一个Cu原子层作为绝缘层，这 与YBCO有些相似：Cu担当两个角色，由此 可把Pb2Sr2MCu3O8结构形式表示成Pb-3212。
*Hg系列超导体
Hg系超导体HgBa2Can-1CunO2n+2+δ是至今合 HgBa2Can成的最新也是具有最高超导临界温度的高温超导系列。已知 结构的Hg系超导体都是四方晶系，空间群为P4/mmm，n=1、2、 3、4的a轴和c轴长度分别为（3.889Å,9.546 Å）(3.8586 Å,12.697 Å)(3.855 Å,15.858 Å)和(3.849 Å,19.003 Å)。 Hg系超导临界温度比其它类别的超导体有很大提高，N=1的 相HgBa2CuO4+δ具有94K的转变温度，这在单层CuO2面中是最 高的;随n的增加Tc值也随之增加，在n=3时Tc达到最大值 133K(常压)，这是已知超导体中最高的；虽然n甚至还可以 提高到8，但临界温度却在降低,这一点对别的系列的超导体 也是适用的[40]。该系列的压力效应十分显著。朱经武等 [41]在高压条件下观测到的Hg-1223的Tc从常压时的135K增加 到15GPa时的153K，以后又将其提高到45GPa时的164K[42]， 原因尚不清楚。
t称为容忍因子，Ra, Rb和Rx分别 是A, B和X离子的半径。经验表 明，当A 离子和B离子的价态之 和等于+6以便保持化合物的电中 性且0.8≤t≤1.0时，复合金属 氧化物ABX3能以钙钛矿型结构存 在。
*钙钛矿堆集 钙钛矿堆集
高温超导体的母体是由Cu 原子形成的反铁磁背景的Mott 绝缘体，由钙钛矿结构单元通 过堆叠或者错位堆叠的方式长 成大的晶胞，并在某些位置上 失去氧而形成。
Fe、Co、Ni、Al、Zn在Cu(1) 掺杂的掺杂度和Tc的关系
ＢＣＳ理论
在超导微观理论方面，1957年，Bardeen, Cooper和Schriefer 提出BCS理论，证明了超导电性来源于费米面附近电子配对所形成 的Cooper对，这种电子对具有在实际位置空间中的电子的相关性。 这种束缚电子对的集合态导致了超导电性，BCS理论对传统超导体 给出了很好的描述。它的Tc公式表示为:
*Bi系超导体
Bi2Sr2Can-1CunO2n+4。当n=1,2,3时，分别 Bi2Sr2Can被称为Bi-2201、Bi-2212、Bi-2223相。它们的Tc随 CuO面的层数增加而增加。分别为~10K, ~85K和 ~110K 。Bi系超导体晶格属于底心正交晶格，空间群 为Amaa(n=1)A2aa(n=2,3)，a≈b≈5.4Å,c轴随n=1到3 的增加从约24Å到36 Å变化。晶格特点是两个RS结构 的Bi-O层和一个Sr-O层与被n-1个Ca层间隔开的nCuO2 超导层沿c轴方向相间排列而成。
ＭgＢ２超导体
2001年报导硼和镁形 成的化合物刷新了金属化 合物超温度的最高纪录， 如图示意的是该化合物的 晶体结构单元，镁原子形 成正六棱柱，且棱柱的上 下底面还各有一个镁原子， 6个硼原子位于棱柱内，
超导机理
关于二硼化镁超导体机理研究经历了一波三折的过程. 由于二硼 化镁的超导转变温度接近传统电声耦合的上限，因此一开始很多人相 信的超导电性可能不是来自传统的电声耦合，而是由其他原因所致. 后来，二硼化镁中硼原子的同位素效应实验演示出超导转变温度 对原子质量具有明显的依赖关系，因此人们逐渐相信电声耦合作用对 超导的形成是十分重要的. 进一步又发现，对此系统的任何形式的掺 杂只会使超导温度下降，因此人们越来越相信二硼化镁超导体可能只 是一个众多二元合金超导体中的“漏网之鱼”，并且人们将其超导完 全归结于传统超导体的BCS 机理. 然而，人类的想象与自然界的客观 事实总是有些差距，这也是促使科学家不断更新和提高自己认知的动 力. 后来的理论计算表明，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. 这一点又与传统的所有的超导体完全不同. 有关两个能隙的图像 后来被比热、核磁共振、电子隧道谱和角分辨光电子谱的实验广泛证 实.