1.1 超导体简介

当物体达到一定温度时电阻趋近于零，称为超导体。而我们把这个一定温度温度称称为为临界温度。正是它的这一特性，使得超导的应用越发广泛。超导现象有许多特性，如零电阻效应、约瑟夫森（Josephson）效应等。同样，超导体的应用也十分的广泛，无论是在航空航天、医疗器件还是实验仪器等等都会涉及超导。本文我们将主要介绍超导体的一些特性以及准粒子的相关计算。

1.1.1 超导体的研究历史

超导体的发现和发展，离不开低温条件。传统情况下我们主要依靠液化气体来营造低温环境，如液氢的沸点是20 K。自1908年，荷兰的昂内斯（Karmerlingh Onnes）利用氦气，测出沸点为4.2K。随后又通过采用液氦的节流膨胀技术从而营造了低至1.5 K的低温。此后，到1911年，昂内斯等人在做低温下的金属汞电阻实验时发现当温度低于4.2 K，汞的电阻值会突然下降到一个最小值，而该最小值是仪器无法测量到的，基本可认为是零电阻态。金属汞因此被发现，这就是第一个超导体，它的电阻可近似认为是零，Tc =4.2 K。1933 年，德国物理学家W.Meissner和R.Ochsenfeld发现超导体中B=0，即具有完全抗磁性。

后来人们发现超导现象存在于大部分金属中，只是要发生这些现象所要达到的条件不一样。如一些材料发生超导现象时候需要常压、低温的条件，而有的要发生超导现象则需要高压、低温的条件。越来越多的科学研究发现超导态都是在低温发生的。那么也就是说

要实现超导态，首先要保证低温环境，而维持低温需要很多液氦，但是液氦是非常昂贵的，这样使得超导体的研究和应用需要付出巨大的代价。1986年， IBM公司的柏诺兹（J.Bednorz）和缪勒（K.muller）打破常规，用陶瓷材料来做实验来探讨它的超导电性。发现在La-Ba-Cu-O中可能有超导电性，其Tc=35K。后来，更多的科学研究者加入研究超导体的队伍中，并取得了越来越多的可人的成绩。源[自*优尔^`论/文'网·www.youerw.com/

2001年，科学家们发现Tc=36K存在于MgB2材料中，这种材料具有简单二元结构。2006年，日本的细野秀雄（H.Hosono）研究小组成员发现Tc在4 K左右的现象出现在LaFePo的当中，随后他们于2008年又发现某个物质中Tc=26K。几个月后，中国科学家发现了Tc=56K的物质。再到后来就发现了第二类高温超导体。除此之外，一方面铁基超导材料类似传统金属超导体，另一方面它又和铜氧化物的超导机理有着深刻的类比之处，这既为以后研究超导体架起了桥梁，同时也给了研究超导一个更大的发展！

1.1.2 超导物质的超导电性

零电阻效应[2]：

超导态的物体电阻变成零。

可以通过实验验证零电阻效应。在一个闭合环路上（用超导材料做的）通上电流，测量这时候产生的磁场；在正常情况下， 11s左右电流逐渐消失，而在超导态，电流可持续很长时间，有科学家甚至最长做了近三年的实验却，也没观察到任何衰减的结果，因而求得超导电阻率的上限应该小于 Ω·㎝。所以基本可以看做零电阻。

约瑟夫森效应：

当两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧则会出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波。

1.1.3 p波超导体及其在自旋三重态下的非常配对

超导的出现同时带有电子成对组合为cooper对的现象，并发生cooper对的凝聚。由于自旋的影响，两个电子组合在一起可以出现两种情况：一种是总自旋为零，这样的电子对对应于s波超导；第二种总自旋为1，此时电子对有一个特殊的空间取向，这样的电子对对应于p波超导。而p波超导体由于电子对的特殊空间取向，会体现出一些各向异性。