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MgB_2超导单晶生长研究

杜伟  
【摘要】:自1911年,荷兰科学家昂纳斯因在汞(Hg)中发现4.2K超导电性而获得1913年诺贝尔奖以来,超导的研究始终成为世界关注的热点。1933年迈斯纳和奥克森菲尔德发现了迈斯纳效应,这个效应是现代悬浮超导列车能够飞速运行的理论基础。1957年,巴丁、库柏和施瑞弗共同解释了超导转变的微观理论,也即著名的B.C.S理论,因此而荣获得1972年诺贝尔物理奖。1962年,英国剑桥大学博士生约瑟夫森提出,夹有薄绝缘层的两块超导体之间,即使不加电压也可通过一定数值的直流隧道电流,这一现象称为“约瑟夫森效应”,也因此获得1973年度诺贝尔物理奖。1986年,德国物理学家柏诺兹和瑞士物理学家缪勒在La_2BaCuO_4中发现超导转变温度为30K的超导电性,这一发现导致超导研究的重大突破,也因此获1987年诺贝尔物理奖。经过数年的研究发展,超导体的T_c已可达到HgBa_2Ca_2Cu_3O_8的135K(物理加压下其T_c为160K)。2003年,诺贝尔物理学奖颁给了阿布里科索夫、金茨堡和莱格特,以表彰他们在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献,超导体材料被广泛应用于核磁共振成像和粒子加速器等领域,而超流体则让人们更深入地了解物体在低温状态下的表现形式。到2004年,与超导有关的诺贝尔奖获得者已有9人,这足以看出科学界对此领域的关注。 正是由于人们对于超导体孜孜不倦地探索研究,于2001年初在MgB_2中发现了T_c为39K的超导电性,其T_c在插层化合物及合金中是最高的,这一结果再次震惊了超导界。随后许多试验包括比热,光谱学,扫描隧道光谱,高分辨角分辨光电子谱等证实MgB_2是一种带双能隙(σ和π键合态)的以声子为介质的s波超导体。然而真正解释MgB_2的超导机制,必须生长出高质量的MgB_2单晶,到目前为止,与超导机制有关的一些关键的超导参量还没有被确认,使得单晶生长迫在眉睫。虽然已经有几篇关于单晶超导性的报道,但这些晶体大部分是利用高压设备在高压下合成的,晶体形状几乎没有


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