超导物理

课程编码：070200M01024H 英文名称：Superconductivity 课时：50 学分：3.00 课程属性：一级学科核心课 主讲教师：郑东宁等

通过学习本课程，使学生对超导现象、超导产生的物理机制有较全面和系统的了解；对超导体的热力学和电磁特性以及描述这些特性的微观和唯像理论有较好的了解；对超导应用的物理基础有所了解。
要求学生掌握了解超导基本现象，熟悉超导体的两个基本特征以及有关超导体的临界温度、临界磁场和临界电流等临界参数；了解和掌握磁场穿透深度、相干长度、超导凝聚能等重要概念，系统学习了解描述超导现象的微观理论（BCS理论）以及描述超导体电磁特性的伦敦理论和Ginzburg-Landau理论，熟悉库柏对、超导能隙、超导序参量等概念；了解什么是第一类超导体和第二类超导体，了解磁通线、磁通格子、磁通流动和钉扎等与第二类超导体密切相关的概念，了解Josephson效应和Josephson结的基本特性以及利用Josephson结构成的超导量子干涉器件的特性。

量子力学、固体物理

第一章 超导基本现象 2学时 郑东宁
第1节 零点阻现象
第2节 临界磁场和临界电流
第3节 迈斯纳效应
第4节 超导元素、合金和化合物
第5节 超导电性的应用
第二章 超导相变热力学 3学时 袁洁
第1节 磁场中超导态的自由能
第2节 超导-正常转变时的熵及比热的变化
第3节 力学效应
第4节 描述超导体的唯象模型-二流体模型
第三章 超导电动力学 9学时 袁洁
第1节 London方程
第2节 Pippard非局域理论
第3节 穿透深度、电流分布
第4节 中间态、界面能
第5节 直流特性、高频响应、动态电感
第6节 尺寸效应
第四章 宏观量子现象 3学时 袁洁
第1节 宏观量子现象
第五章 Ginzburg-Landau理论 5学时 郑东宁
第1节 二级相变理论简介
第2节 Ginzburg-Landau方程
第3节 特征长度?(T)和?(T)
第4节 界面能和两类超导体
第5节 全磁通守恒和磁通量子化
第六章 第二类超导体 7学时 郑东宁
第1节 理想第二类超导体：i. 混合态
ii. 伦敦磁通线模型
iii. 磁通线的相互作用iv. 磁通点阵
第2节 非理想第二类超导：i洛仑兹力
ii. 磁通钉扎
iii. 临界态模型
iv. 磁通的流动、蠕动和跳跃
v. 超导磁体简介
第七章 约瑟夫森效应及其应用 6学时 郑东宁
第1节 约瑟夫森方程
第2节 伏安特性曲线及等效电路理论
第3节 超导量子干涉现象
第4节 超导量子电路
第八章 超导电性的微观理论 15学时 刘国东
第1节 超导电性微观理论发展简史（常规超导体）
第2节 BCS理论模型（电声子耦合、库珀对、BCS基态与能隙函数……）
第3节 BCS理论与实验
第4节 超导电子能谱学(单电子隧道谱、光 （电子）谱…)
第5节 非BCS机制与模型简述

郑东宁，1984年毕业于中国科学技术大学，获理学学士学位。1987年在该校获理学硕士学位。1994年在英国剑桥大学获博士学位。先后在中国科学院物理研究所、英国剑桥大学、DURHAM大学从事超导研究和教学。现任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师、课题组长。担任中国电子学会超导电子学分会副主任委员、国家超导标准技术委员会副主任。曾任超导国家重点实验室副主任、超导研究领域主要期刊《Superconductor Science and Technology》编委。

袁洁，2002年从武汉大学物理系毕业，进入中科院物理研究所超导国家重点实验室学习超导薄膜技术，2007年获得凝聚态物理博士学位。毕业后赴日本物质材料研究所从事太赫兹高频超导电子学器件的研究，期间承担过本科生材料物理导论,磁性物理课程的教学工作。2013年回国，根据课题组发展需要专注于高通量薄膜技术的研究，于2014年入选中科院杰出技术引进人才。近年来主要从事高通量超导薄膜制备技术,组合薄膜高通量快速表征技术，新型高通量制备表征仪器等方面的研发工作。近几年参与承担研究生选修课程“超导基础物理”的讲授。承担科技部重点研发和基金委重点等项目并合作培养相关博士研究生。

刘国东，2009年7月起任中科院物理所研究员，博士生导师。1998年中科院物理所获理学博士学位，2000年 - 2001年: 德国Karlsruhe 研究中心固体物理研究所博士后。1998.8---至今:中科院物理所超导国家重点实验室工作。2016年获得国家自然科学二等奖 (排名第二)。长期从事高温超导材料和新型拓扑量子材料的角分辨光电子能谱和能带电子结构及准粒子激发性质方面的研究工作。