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第一章 超导电性的表征1

1.1零电阻态的发现1

1.2零电阻态遇到的困难2

1.3 Meissner效应8

1.3.1 Meissner效应8

1.3.2超导态的特殊磁性8

1.4超导电性：ρ＝0，B＝011

1.4.1临界温度Tc11

1.4.2临界磁场Hc27

1.4.3临界电流密度jc30

1.5超导态的实验观测32

1.5.1零电阻率的上限32

1.5.2 Meissner效应的实验观察35

1.6超导体特殊磁性的描述40

第二章 超导体的热力学性质43

2.1超导相变热力学43

2.1.1二流体模型44

2.1.2超导体的自由能和磁化功45

2.1.3超导体的熵和相变潜热47

2.1.4超导体的比热50

2.1.5晶格比热和电子比热52

2.2超导相变的力学效应55

2.3热导59

2.3.1热导机制61

2.3.2低温下正常金属的热导61

2.3.3超导体的热导63

2.4温差电效应63

第三章 London理论65

3.1在超导体中的电磁基本规律65

3.2零电阻的结果66

3.3 London方程68

3.4 London方程的应用72

3.4.1有限厚度的无限大超导板72

3.4.2在磁场中的超导球74

3.5穿透深度的测量77

3.5.1颗粒的磁化率77

3.5.2细长圆柱的磁化率80

3.5.3测中空长圆柱内、外磁场法81

3.5.4微波谐振法81

3.5.5电感法82

3.5.6对穿透深度测量结果的分析82

3.6热力学理论得出的Hc（T）、λ（T）关系和△C84

3.6.1 Hc（T）84

3.6.2 △C86

3.6.3 λ（T）86

3.7 London理论的成功与不足89

第四章 Pippard理论93

4.1相干（相关）长度94

4.2反常趋肤效应98

4.3 Pippard非局域关系102

4.3.1相关长度ξp很小的情况104

4.3.2 λ＜＜ξp104

4.3.3普遍情况105

4.4 Pippard理论之成功与不足108

第五章 Ginzburg-Landau（GL）理论110

5.1自由能和GL方程111

5.2在磁场中GL方程的解115

5.2.1 Ha≈0的情况115

5.2.2弱磁场情况117

5.2.3 к＞＞1时GL方程的解析解120

5.3特征长度λ（T，Ha），ξ（T）和GL参量к121

5.3.1 λ（T，Ha）121

5.3.2 ξ（T）124

5.3.3 GL参量к125

5.4两类超导体125

5.5 GL理论的适用范围134

第六章 中间态与界面能136

6.1在均匀磁场中超导椭球的磁性136

6.2超导环的磁性139

6.3 Landau的中间态分层模型147

6.3.1 Landau不分支模型147

6.3.2 Landau分支模型148

6.4中间态的实验观察149

6.4.1 Bi探针法149

6.4.2缀饰法—Bitter图案技术155

6.4.3磁光法157

6.5中间态热力学160

6.6界面能163

6.6.1正界面能的提出164

6.6.2正负界面能的起源169

6.7横向磁场中超导线电阻的恢复173

6.8中间态的磁矩176

6.8.1在横向磁场中超导圆柱的磁化曲线176

6.8.2在横向磁场中超导薄圆盘的磁化曲线179

6.8.3在横向磁场中超导方薄板的磁化曲线179

6.9过冷181

6.9.1由于过冷而引起的滞后181

6.9.2理论分析182

6.9.3 Faber实验185

第七章 混合态理想的第Ⅱ类超导体187

7.1第Ⅱ类超导体的磁性上、下临界磁场Hc1和Hc2187

7.2第Ⅱ类超导体的热力学性质189

7.2.1热力学临界磁场Hc189

7.2.2 Hc1（T）和Hc2（T）处的相变是二级相变192

7.3 Meissner态与理想第Ⅱ类超导体的载流能力195

7.4 Hc1孤立磁通涡旋线197

7.4.1磁通涡旋线197

7.4.2 London模型的孤立涡旋线Hc1199

7.4.3 GL理论的Hc1203

7.5混合态结构磁通涡旋线209

7.5.1接近Hc1的混合态210

7.5.2近邻涡旋线的相互作用211

7.5.3接近Hc1的混合态磁化曲线212

7.5.4磁通线与表面的相互作用214

7.6 Hc2214

7.6.1强磁场中GL方程的解214

7.6.2再论GL参量к217

7.7接近Hc2的磁通涡旋线Abrikosov理论218

7.8在Hc1＜Hc1＜Hc2中间区的磁化曲线和Ha（T）相图227

7.8.1磁化曲线227

7.8.2 Ha（T）相图229

7.9涡旋线结构的实验观测230

7.9.1中子衍射231

7.9.2核磁共振232

7.9.3缀饰法233

7.10 к＝？的特殊情况234

7.11表面超导电性235

7.11.1磁场和表面平行的情况235

7.11.2其它情况240

第八章 实用超导体243

8.1磁通俘获和不可逆磁化243

8.1.1俘获磁通的观测243

8.1.2非理想第Ⅱ类超导体中的磁通俘获245

8.2作用在涡旋线上的力248

8.2.1 Lorentz力248

8.2.2镜像力248

8.3钉扎力和钉扎中心250

8.3.1钉扎力和钉扎中心250

8.3.2元钉扎252

8.3.3钉扎源256

8.4 Bean模型和临界态（T＝0K）258

8.5 Kim-Anderson模型262

8.5.1超导圆筒的磁化实验262

8.5.2 Kim-Anderson模型（T≠0K）264

8.5.3磁化曲线264

8.6一般情况的磁化曲线267

8.7有限温度下的磁通蠕动临界态270

8.7.1实验现象270

8.7.2 Anderson磁通蠕动理论270

8.7.3高温超导热激活模型新论273

第九章 小尺寸超导体288

9.1小样品中的磁场分布288

9.1.1 London理论的小样品的解288

9.1.2 к＜1/？的超导薄膜GL方程的解290

9.1.3 к＞＞1的高温超导膜GL方程的解291

9.2超导薄膜的磁矩293

9.2.1超导薄膜磁矩的实验结果293

9.2.2 London理论的磁矩295

9.2.3 к＜1/？的GL理论的磁矩295

9.2.4 к＞＞1的高温超导体的GL理论的磁矩297

9.3超导薄膜的临界磁场299

9.3.1超导薄膜临界磁场的实验结果299

9.3.2 London理论的超导薄膜临界磁场299

9.3.3 к＜1/？GL理论的超导薄膜临界磁场301

9.3.4 к＞＞1GL理论的超导薄膜临界磁场302

9.4临界厚度dc303

9.4.1膜中GL方程解的分析304

9.4.2临界厚度的实验分析309

9.5超导薄膜临界磁场的非局域效应314

9.5.1 Hcf～d的实验结果（Ⅰ）314

9.5.2 Hcf～d的实验结果（Ⅱ）314

9.5.3 London理论317

9.5.4 GL理论317

9.5.5 λ定义的适用性321

9.5.6 λ～d关系322

9.6超导薄膜临界磁场的非线性非局域效应323

9.6.1 London和GL理论的非局域修正323

9.6.2弱磁场非局域理论327

9.6.3强磁场非局域理论329

9.6.4理论与实验比较超导薄膜临界磁场的非线性非局域效应333

9.7 GL理论对超导薄膜的适用性336

9.7.1理论与实验的矛盾336

9.7.2在薄膜中局域条件的新判据336

9.7.3 GL理论不能用于描述常规晶态超导薄膜的原因339

9.7.4所谓实验符合Hcf∞d－1的错误所在339

9.7.5高温超导薄膜的临界磁场342

9.7.6膜的界面条件342

9.8垂直磁场中超导薄膜的电阻转变344

9.8.1实验结果344

9.8.2理论解释349

第十章 超导体的输运性质353

10.1超导体中流过的电流分面于表面353

10.2从正常导体到超导体的输运电流354

10.2.1厚度为2d的无限平板354

10.2.2圆柱超导体358

10.3临界电流Ic359

10.3.1电流对超导电性的破坏Silsbee假设359

10.3.2临界电流密度365

10.3.3电流和外加磁场对超导电性的破坏广义的Silsbee假设366

10.4超导薄膜的临界电流368

10.4.1 Silsbee假设不适用London理论失效368

10.4.2 GL理论的H1c369

10.4.3实验结果373

10.5第Ⅱ类超导体的临界电流375

10.5.1常规第Ⅱ类超导体的临界电流375

10.5.2高温超导体的临界电流密度383

10.5.3磁通蠕动对jc的影响383

第十一章 宏观量子化384

11.1类磁通量守恒385

11.2宏观量子化388

11.3实验测量389

11.3.1磁通量子化389

11.3.2临界温度的周期变化Little-Parks实验392

第十二章 Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论396

12.1晶格结构在超导相变前后不变396

12.2能隙397

12.2.1比热397

12.2.2远红外吸收397

12.3电-声子相互作用399

12.3.1同位素效应399

12.3.2电-声子相互作用的简单模型401

12.3.3存在吸引相互作用时正常态的不稳定性402

12.3.4吸引相互作用的来源404

12.3.5屏蔽Coulomb作用407

12.3.6造成电子间相互吸引的电-声子相互作用408

12.4 Cooper对410

12.4.1 Cooper对410

12.4.2 Cooper对的均方半径ρ413

12.4.3对Tc和同位素效应的定性解释413

12.5 BCS基态能隙方程414

12.5.1超导基态占据E（p）态的几率417

12.5.2 △和E（p）的物理意义418

12.5.3态密度420

12.5.4 △（0）422

12.6 BCSTc公式422

12.7临界磁场和比热427

12.7.1 Hc（T）～T427

12.7.2 Ces428

12.8 BCS非局域非线性关系430

12.9 BCS理论的局限性431

12.9.1与实验不符合的情况431

12.9.2 BCS理论模型之不足432

第十三章 正常电子隧道435

13.1正常金属隧道435

13.2超导体和正常导体之间的隧道439

13.2.1超导隧道的发现439

13.2.2正常金属-绝缘体-超导体的结440

13.3超导体之间的隧道442

13.3.1相同超导体之间的隧道442

13.3.2不同能隙的超导体之间的隧道443

13.4唯象理论446

13.4.1 N-I-S结446

13.4.2 S-I-S结450

13.5 Adkins模型452

13.6非理想的行为454

13.7双粒子隧道456

13.8光子参与的隧道460

13.9正常电子隧道效应的应用467

13.9.1测量方法467

13.9.2超导能隙的测量超导能隙与温度的关系468

13.9.3磁场对超导能隙的影响472

13.9.4磁性杂质对超导电性的影响474

13.9.5测量正常电子的寿命475

13.9.6声子谱476

13.9.7正常电子隧道效应在器件方面的应用479

第十四章 超导电子隧道481

14.1 Josephson方程482

14.2弱连接超导体488

14.3 Josephson结的超导参数494

14.3.1临界电流密度jc494

14.3.2 Josephson穿透深度λs496

14.3.3超导电子隧道的I～V曲线497

14.4超导电子隧道与正常电子隧道499

14.4.1从正常电子隧道到超导电子隧道过渡的实验结果499

14.4.2 Josephson隧道结的临界厚度501

第十五章 d.c.Josephson效应507

15.1小结中超导宏观量子衍射现象508

15.1.1矩形小结508

15.1.2圆形小结512

15.1.3任意取向磁场的矩形结515

15.2非均匀电流密度的Josephson效应516

15.2.1台阶状的电流密度分布516

15.2.2单参量电流密度分布520

15.2.3三角形分布的电流密度525

15.3小尺寸结中的自场效应526

15.3.1叠层隧道结中的自场526

15.3.2交叉膜隧道结的自场效应527

15.4涨落对Josephson效应的影响532

15.5大结中的自场效应536

15.5.1半无限大结的特解537

15.5.2大结的一般解538

15.5.3一维大尺寸结542

15.6结的弱超导体行为547

15.6.1势垒的自由能547

15.6.2结中的磁场能547

15.6.3结的Hcl548

15.7论大结中理论与实验结果549

第十六章 a.c.Josephson效应553

16.1 a.c.Josephson效应553

16.1.1 a.c.Josephson效应553

16.1.2 a.c.Josephson效应的实验证明554

16.2微波辐照下超导结的I～V曲线——微波感应台阶效应555

16.3低Q结自激谐振的I～V曲线——自测效应561

16.3.1隧道结中的电磁振荡模式561

16.3.2低Q结的自测效应563

16.4高Q结自激谐振的I～V曲线578

16.4.1高QJosephson结的谐振模578

16.4.2高Q腔受激谐振反馈作用于Josephson结的结果——在一个磁通量子内d.c.Josephson电流阶梯效应586

第十七章 Josephson效应的等效电路597

17.1 Josephson效应的等效电路597

17.2恒压源模型下的I～V曲线599

17.2.1在RSJ模型下599

17.2.2 SM模型下的特殊情况（V＝常数）601

17.3在恒流源下RSJ模型的解析解601

17.4在恒流源下对SM模型的分析606

17.5 RSJ模型下超导弱连接的电压-磁场关系612

第十八章 超导量子干涉616

18.1双结超导量子干涉616

18.1.1一般情况616

18.1.2 L＝0的情况618

18.1.3 L≠0的情况619

18.2恒流源的I～V和V～Ha关系622

18.2.1在RJS模型下电流源的I～V（Ha）关系622

18.2.2恒流源下L≠0的情况625

18.2.3恒流源下V～Ha关系的图解说明625

18.3双结量子干涉的实验结果628

18.3.1薄膜结的实验628

18.3.2焊滴结的实验629

18.3.3点接触的实验631

18.3.4超导桥的实验632

18.4单结超导环632

18.4.1线性理论632

18.4.2非线性理论637

18.5单结超导环Josephson电流在一个磁通量子φ0内的多次振荡639

18.6单结超导环量子干涉的实验结果644

第十九章 超导隧道效应的应用647

19.1直流和频率超灵敏探测器647

19.1.1磁强计（磁力仪）和磁场梯度计647

19.1.2军用反潜水艇装置650

19.1.3超导重力仪——预报地震651

19.1.4磁强计在地质勘探中的应用651

19.1.5探索层子（或夸克）652

19.1.6在医学上的应用653

19.1.7其它测磁的应用（宇航等）654

19.1.8电压表和电流计654

19.2高频超灵敏电磁探测器655

19.2.1 e/h的测量655

19.2.2电压标准的监视657

19.2.3亚毫米波发出器和探测器657

19.2.4混频器658

19.2.5 Josephson结温度计659

19.2.6超导计算机元件659