超导材料毕业论文

超导1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。 迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（OK=-273°C）。86年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体，很快又发现了14°C下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。 超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在无磨擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。 超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。 现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。 半导体semiconductor电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10-5～107欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。本征半导体 不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带(见能带理论)，受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴（图 1 ）。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子 - 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。半导体中杂质 半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价结合，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主，相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多（图2）。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时，杂质原子与周围四个锗（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，与此空位相应的能量状态就是杂质能级，通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位，使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子（图3）。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小，半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体，导电载流子主要是导带中的电子，属电子型导电，称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电，称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对，故N型半导体中可存在少量导电空穴，P型半导体中可存在少量导电电子，它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中，少数载流子常扮演重要角色。

本人先总结九条原则（请谅解无暇详细展开，请你自己展开想象的翅膀吧，哈哈）及其课题举例（课题仅仅是初步设想，不够专业、不够深入且缺乏前沿资料，需要深入修改，故仅供参考而已，例如：研究课题不写“研究”二字可能更佳，因为几十年来很多专家学者都认为“研究”二字在科研题目上用得太滥！）：1.自己感兴趣的题目：例如教育学、师范专业专注于启发式、创新性教学法，例如《初论语言是智慧（其次才是语法）》；医学专业：《癌症的心理疗法初探》...2.自己有条件有能力完成的题目：例如：理工农医药学专业需要配备实验室、仪器设备、材料、动物、药品以及科研资金储备；课题举例：《人眼识别机器人的初步研究》《人参皂甙对兔心脏再灌注损伤线粒体的自由基测试对比研究》。再如：人文学科只考虑图书馆藏书、网上资料搜索、查询水平、外语水平、时间如何以及参考文献数量之类。课题举例：《论萨特存在主义与道家阴阳理论的关系》《弗洛伊德心理分析与荣格心理学的分歧对比及其特色以及对人格、社会、健康等方面的不同意义》《量子力学与佛学的关系初步研究》《论色即是空空即是色及其心理学、社会学和医学意义》... ...3.导师感兴趣的题目：这类题目与导师合作，可以节约自己的科研经费，且导师对这方面的课题比较熟悉，可以得到有的放矢的指导，导师与学生互利共生，互相促进，不亦乐乎？例如：导师的主要科研目标是《心肌损伤的保护》且已经开始了《兔心肌线粒体自由基ESR测试》,那么他需要进一步做《兔心肌内质网的超速分离和自由基测试》，那么你即可直接接过来做此课题，或者推理自设第三个课题《大白鼠心肌细胞培养细胞膜自由基测试》之类；如此等等，以此类推，可以触类旁通。4.国家资助的题目：一般只有著名专家教授才能申请到这类高端课题，本科生专科生可以借助这个平台，更容易得到导师的指导、帮助，更快完成科研题目和任务，例如可以凭借国家自然科学基金系列课题的一个小项目，节约选题时间和经费。题目举例：《超导体材料的新发现》《海底隧道沉箱作业的经济化设想》《深海潜水艇的迷你化改进设计方案》《航天火箭的新燃料改进措施》《石油钻井平台的微型化方案的可行性研究》... ...5.专家没有解决的题目：例如：医学类《痴呆症的手法医学疗法与药物治疗的对比研究》文科类《甲骨文的另类再辨识》《河南漯河贾湖遗址的再认识》《大学毕业乡镇干部与当地自选干部的优劣对比研究》《古镇古村落古城墙古建筑的保护新措施的共性方案》《海水饮用、雨水饮用与自来水饮用对人类健康的对比研究》... ...6.新颖的创新的题目：例如《智能轿车的制动新设计》《飞碟玩具的制造初探》《太阳能汽车的电极板线路再设计》《汉语拼音助力学英语初探》... ...7.对人类有益的题目：《全球普及纸杯与减少塑料袋使用对生态平衡和世界可持续经济发展的影响和意义》《有偿垃圾分类的可行性方案》《阳光浴对健康的意义再探索（短期和长期实验的结果对比）》《慢性阻塞性肺疾病、心肌梗塞与癌症对人类的危害性对比研究》... ...8.与日常生活密切相关的题目；例如《三种名牌牙膏对牙齿的利弊研究（短期与长期实验结果）》《有偿垃圾分类对城市宜居和生态平衡的作用》《护肩棉被的新开发研究》《微波炉与电磁炉、煤气炉烹调米、面、菜、肉的营养含量对比研究》《并蒂筷子的开发意义》《假发与植发对健康的不同意义及其不同经济效益初步研究》...9.突破性前沿或开创性课题：这类题目似乎人人寄希望于资深专家，但可能大学生更有希望！例如《城市飞行器微型化开发初步设计方案可行性研究》《有机食品生产的标准化方案研究》《人造太阳的新方案设计可行性研究》《海洋垃圾的预防和清除方案可行性研究》《平行宇宙的再认识》《扁平地球的新认知》《北极的真相报告》《星际旅行的可行性研究》... ...总之一句话：希望对即将毕业的大专院校学生们的科研设计有所启迪，有点布施，加油、鼓劲、共勉，助一臂之力！！

二硼化镁（MgB2）-迄今临界温度最高的金属化合物超导体 2001年1月10日日本青山学院大学教授秋光纯在关于“金属氧化物相变”的研讨会上宣布，他的研究小组发现了迄今为止临界温度最高的金属化合物超导体--二硼化镁（MgB2），超导转变温度达39K。二硼化镁的发现打开了研究新一类具有简单组成和结构的高温超导体大门。 二硼化镁超导体的最大特征是：易合成，易加工，应用前景好。与氧化物高温超导体不同，二硼化镁容易制成薄膜或线材。因此，可应用于电力传输、超级电子计算机器件以及CT扫描成像仪等方面。如同15年前（1986年）高温氧化物超导体发现之初那样，二硼化镁的发现使世界凝聚态物理学界为之兴奋。 二硼化镁晶体属六方晶系，早在1950年就被人们发现，但其超导电性从未有人研究过。这次二硼化镁超导电性的发现者是日本青山学院大学4年级学生永纯。2000年3月，永松纯接受了其指导教授秋光纯布置的毕业论文--组合钛（Ti）、镁（Mg）、硼（B）等轻元素以发现新的超导体。在做了165个样品以后，永松纯发现了二硼化镁具有超导电性，超导转变温度达39K。永松纯等人的发现在世界范围内掀起了一股超导热，有关二硼化镁超导电性的研究论文正在迅速增加，2001年3月将在美国西雅图召开关于二硼化镁超导电性的国际研讨会

A kind counter-ferromagnetic in domestic and foreign receives very much in recent years focuses attention on, specially A kind of counter-ferromagnetic MgB2. MgB2 has the simple chemical composition and the crystal structure, the material cost is low, carries the class ability to be high. And MgB2 becoming a useful adult is good with the workability, therefore thought generally it will have the possibility to become one kind in the near future to be possible the practical superconducting material which will compare favorably with the Nb-Ti alloy, will have the significant application prospect. this article discusses the use exchange magnetic susceptibility research superconductivity. First introduced the exchange magnetic susceptibility and the electronic resistivity relations. Has discussed A kind of counter-ferromagnetic MgB2 sample certain ultra electric conduction parameter, including critical temperature Tc, on threshold field Hc2, critical current density Jc, irreversible field and so on and temperature T relations, exchange loss and frequency and temperature T relations and so on. In addition also briefly introduced the exchange magnetic susceptibility in the magnetic flux dynamics and the misalignment nature aspect research technique. A kind of counter-ferromagnetic model in the level is the ferromagnetic order, but in the level is the counter-ferromagnetic order. Many strong connection materials have A kind of counter-ferromagnetic structure. Especially MgB2 is the recent people are interested the superconducting material. Therefore studies A kind of counter-ferromagnetic magnetic susceptibility has the significance. 不是在线翻译