[发明专利]超导材料和超导器件

说明书

技术领域

本发明涉及基于新颖超导机制的超导材料和超导器件。这种新颖超导机制是本发明人独立研究、总结出来的。

背景技术

超导现象的机制目前尚无定论，是一个重要的技术和理论问题。由于目前对超导机制没有明确、合理的理论和认识，因此在超导材料和器件的设计开发上具有极大的盲目性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种超导晶体材料/器件，其包括超导晶体，其特征在于进一步包括提高所述晶体材料的的离子链(偶极子链)的声子强度的装置。

根据本发明的另一个方面，提供了改善超导晶体材料的超导性能的一种方法，其特征在于步包括提高超导晶体材料的的离子链(偶极子链)的声子强度。

具体实施方式

超导机制：超导材料中的电子配对和“电子对调谐”

黄昆教授的《固体物理学》中，介绍了晶体中的“光学”波；“光学”波是一种晶格振动的声子在波数q→0极限下的波动模式。《固体物理学》中结合“一维双离子链”的简化模型进行了具体描述，其频率

ω→(2β(M+m)/Mm)^1/2    (1)

且振幅为：

B/A＝-m/M               (2)

其中A、B分别是双离子晶体中的两种离子一维交替排列的链中每种离子的振幅，M和m分别是两种离子的质量(见《固体物理学》108页，黄昆著，人民教育出版社出版，统一书号13012.0220，1966年六月出版，1979年1月第一次印刷)。

之所以叫“光学”波，是因为这种波具有显著的红外效应，这种“光学”波的圆频率一般在10¹³-10¹⁴/秒的范围内，并对这个(远红外)范围内电磁波有强烈的吸收。

按照量子力学，在一个周期场的体系里，有

ψ(t)＝U(t，t₀)ψ(t₀)    (3)

(以下称之为“ψ(t)表象”)

在一级近似下矩阵U(t，t₀)的元素表示为：

a_n^k₁∝∫V_nk(t)exp(i(E_n-E_k)t/h)dt    (4)

其中积分针对时间t₀-t，且

其物理含义是初始定态在时刻t₀的在时刻t跃迁到初始定态的几率为a_n^k₁(以下称这种表示为“表象”)。

但“表象”下的晶体中的多电子系统有个问题，因为电子是在能带中的，而且除了费米面E_F，附近的能级都是满的或近满的，所以在大部分情况下，E_k→E_n的跃迁无法实现，除非：

-在E_F，附近的能级有空位，

-E_k在E_F附近，或

-原来在E_k的电子与原来在E_n的电子配对(这里不妨假定E_n＞E_k)，从而这两个原子彼此跃迁到对方原来的态上，其中原来E_n上的电子发射一个能量为E_p＝E_n-E_k的声子(或其他什么)，而该声子被原来能量E_k.的电子“直接吸收”(所谓的“虚拟声子发射/吸收”)。

这种电子“配对”，其本质根源是是多体费米体系里的“占位冲突”。

在更一般的ψ(t)表象ψ(t)＝U(t，t₀)ψ(t₀)中，上述的电子配对表现为这两个电子之间的态交换E_n←→E_k。

“电子配对＝电子态交换”这种理解具有深层的物理涵义，特别是在热力学/统计力学的意义上。

在上述“一维双离子链”模型下，势场为：

V(x，t)＝q∑(x-x₁₀-Asinωt)^-1-q∑(x-x₂₀-Bsinωt)^-1