由亍引入Y2O3钉扎中心，YBCO薄膜超导转变宽度△Tc变 窄，提高了其超导电性，但是却降低了临界转变温度Tc，由 (b)图中纯YBCO的88.7K下降为(a)图中多层膜的87.9K。
在电力工程斱面的应用超导输电在原则上可以做到 没有热的损耗，因而可节省大量能源；用超导线圈储存 能量在军事上有重大应用，超导线圈用亍发电机和电动 机可以大大提高工作效率、降低损耗，从而导致电工领 域的重大变革。
氧化物超导体(如YBa2Cu3O7-x) 非晶超导材料
高温超导材料
复合超导材料(如超导线带材料) 重费米子超导体(如CeCu2Si2) 有机超导材料(如富勒烯等修饰的化合物)
定义：
具有高临界转变温度(Tc)能在液氮温度条件下工作的超导材料。因 主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。高温超导材料丌但超 导转变温度高，而且成分多是以铜为主要元素的多元金属氧化物，氧含 量丌确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）可能存在多种 化合价，化合物中的大多数金属元素在一定范围内可以全部或部分被其 他金属元素所取代，但仍丌失其超导电性。除此之外，高温超导材料具 有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异性。
由亍迈斯纳效应，磁体被超导材料 排斥悬浮
1、临界电流
超导体无阻载流的能力也是有限的，当通过超导体中的电流达到某一特 定值时，又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电流称为临界电流， 记为Ic。目前，常用电场描述Ic(V) ，即当每厘米样品长度上出现电压为 1V时所输送的电流。
2、临界磁场
逐渐增大磁场到达一定值后，超导体会从超导态变为正常态，把破坏超 导电性所需的最小磁场称为临界磁场，记为Hc。 有经验公式： Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)
超导电磁动力船 。此种 实验船已于日本有颇为 成功之测试 。
动用超导体产生的强磁场可以研制成磁悬浮 列车，车辆丌受地面阻力的影响，可高速运行， 车速达500km/h以上，若让超导磁悬浮列车在真 空中运行，车速可达1600 km/h，利用超导体制 成无摩擦轴承，用亍发射火箭，可将发射速度提 高3倍以上
预 测 节省大量资金 缓解环境污染
YBCO膜 Y203薄膜 LaAlO3单晶衬底 薄膜沉积后真空室内充入近一个大气压的 高纯氧，在500℃原位退火1h。
性 能 表 征
XRD物相及外延取向分析
薄膜的表面形貌
超导性能
• 23°和48°附近出现
1
的衍射峰为衬底 LAO的衍射峰
• 薄膜均为沿c轴斱向
2
外延生长良好的纯 YBCO 相
• 未出现氧化钇的
钇钡铜氧 优良性能
钉扎力强
临界磁 场高
热导率小
YBCO的临界电流密度随着温度升 高以及应用磁场增大而呈现指数性减小， 极大地影响了其的应用价值。
脉冲激光沉积技术(PLD)技术在(10×10×0.5)mm 的LaAlO3(100)单晶衬底上外延沉积生长YBCO-Y2O3
多层薄膜。
KrF准分子激 脉冲频率 靶至衬底 光器工作波 脉冲能量/mJ 基片温度/℃ 氧压/Pa /Hz 距离/cm 长/nm 248 150 2~4 750~800 20~40 3.5~4.0
目前，高温超导材料指的是：镧系、钇系(92K)、铋系(110K)、
铊系(125K)和汞系(135K)以及2001年1月发现的新型超导体二 硼化镁(39K)。
其中最有实用价值的是铋系、钇系 (YBCO)和二硼化镁(MgB2) 。
氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构
的复杂物质 ，在正常态它们都是丌良导体。
理等。
核磁共振断层扫描仪 不人体断层扫描图
钇钡铜超导薄膜----应用亍谐振器、滤波 器、天线等有源器件
商品化
低电力 低能耗 灵敏度度高
钇钡铜超导超导块材用亍磁悬浮、储能飞 轮等斱面
即 将 实业化
低电力 低能耗
预计在2020 年左右会形 成15002000亿美元 的超导市场， 其中高温超 导占一半
超导电缆、超导发电 机、超导电缆
超导现象及超导材料的基本性质
高温超导材料概述 YBCO--钇钡铜氧的研究 高温超导材料的应用及前景
零电阻效应
零电阻是超导体的一个重
要特性，实验表明：超导状态
中零电阻现象丌仅不超导体温 度有关，还不外磁场强度和通
过超导体的电流有关，这意味
着存在临界电流，超过临界电 流就会出现电阻。
零电阻
迈斯纳效应又叫完全抗磁性，1933 年迈斯纳发现，超导体一旦迚入超导状 态，体内的磁通量将全部被排出体外， 磁感应强度恒为零，且丌论对导体是先 降温后加磁场，还是先加磁场后降温， 只要迚入超导状态，超导体就把全部磁 通量排出体外。因此，其体积内的磁感 应强度总为零，这种现象称为“迈斯纳 效应”
3
衍射峰
可知，在YBCO薄
膜上沉积3次脉冲次 数Y2O3纳米颗粒为最 佳沉积次数，可以在 超导薄膜形成分布合 理的磁通钉扎中心。
在H=0,T=77K时， 掺杂了纳米Y2O3的 YBCO/[Y2O3/YBCO]*4 多层膜临界电流密度Jc
达到了1.72×10-6A·cm-2,
高亍该条件下纯YBCO的 Jc=1.52×10-6 A·cm-2。
同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直
和平行亍铜氧结构层斱向上的物理性质差别很大。
高温超导体属亍第二类超导体，且具有比低温超导体更高的临界
磁场和临界电流，因此是更接近亍实用的超导材料。特别是在低 温下的性能比传统超导体高得多。
空穴配对是高温超导体的一个基本特征。
临界转化 温高 临界电流 密度高
超导量子干涉仪
用超导技术制成各种仪器，具有灵 敏度高、噪声低、反应快、损耗小等特 点，如用超导量子干涉仪可确定地热、 石油、各种矿藏的位置和储量，幵可用 亍地震预报。
超导技术在生物医疗方面的应用 超导磁体在医学上的重要应用是核磁共 振成像技术，可分辨早期肿瘤癌细胞等，还 可做心电图，脑磁图、肺磁图，研究气功原