제1장 초전도체의 신비
   1.1 초전도체의 특징 ... 2
      1.1.1 초전도체에서의 비저항이 정말로 영이 될까? ... 2
      1.1.2 왜 초전도체의 비저항이 영이 될까? ... 3
   1.2 초전도체의 역사 ... 5
      1.2.1 초전도의 발견 ... 5
      1.2.2 이론의 발전 ... 5
      1.2.3 고온 초전도체의 등장 ... 6
   1.3 초전도 물질의 종류 ... 8
      1.3.1 단일 원소 초전도 물질 ... 8
      1.3.2 이원 합금과 화합물 ... 10
        (1) 금속간 화합물(Intermetallic compounds) ... 10
        (2) 셰브렐상(Chevrel phases) ... 12
      1.3.3 유기물 초전도체 ... 14
      1.3.4 고온 초전도 산화물(High-<?import namespace ... m ur
   1.4 초전도체의 응용과 전망 ... 18
      용어 해설 ... 20
제2장 초전도체의 성질
   2.1 정상금속의 다양한 성질들 ... 22
      2.1.1 전도전자의 운송(transport) ... 22
      2.1.2 전기 전도 ... 23
      2.1.3 주파수의 변화에 따른 전기 전도도 ... 23
      2.1.4 전자-포논 상호작용 ... 25
      2.1.5 비저항 ... 25
      2.1.6 열 전도 ... 26
      2.1.7 페르미 준위 ... 27
      2.1.8 에너지 틈새와 유효질량 ... 29
      2.1.9 전자 비열 ... 30
      2.1.10 포논 비열 ... 31
      2.1.11 전자기 방정식 ... 32
      2.1.12 자기장 경계조건 ... 33
      2.1.13 자기감수율 ... 33
      2.1.14 홀 효과 ... 34
   2.2 초전도체의 놀라운 성질들 ... 35
      2.2.1 비저항이 영이 된다! ... 35
      2.2.2 마이스너-오첸펠트 효과 ... 36
      2.2.3 침투 깊이 ... 38
      2.2.4 간섭 길이 ... 38
      2.2.5 자기장에 의한 초전도성의 파괴 ... 39
      2.2.6 열전도 ... 40
      2.2.7 에너지 틈새와 특성 에너지 범위 ... 40
      2.2.8 열용량(heat capacity) ... 42
      2.2.9 고주파에서의 전기 자기적인 특성 ... 42
      2.2.10 광학적 특성 ... 44
      2.2.11 극초단파 영역에서의 초전도체 ... 46
   용어 해설 ... 47
제3장 초전도체의 열역학
   3.1 초전도체의 비열 ... 50
      3.1.1 <m:math xmlns ... '"htt
      3.1.2 <m:math xmlns ... '"htt
      3.1.3 <m:math xmlns ... '"htt
   3.2 열역학적 해석 ... 54
      3.2.1 상태밀도와 디바이 온도 ... 54
      3.2.2 열역학 변수 ... 55
      3.2.3 정상 금속의 열역학 ... 58
      3.2.4 초전도체에서 열역학 ... 61
   3.3 자기장과 열역학 ... 65
      3.3.1 외부 인가 자기장이 없을 때 초전도체 ... 65
      3.3.2 자기장이 있을 때 ... 67
   3.4 열역학적 결과 ... 74
      3.4.1 정규화된 열역학 방정식 ... 74
      3.4.2 비열의 어림계산 ... 76
      3.4.3 상전이의 차수 ... 79
      3.4.4 열역학적 관례들 ... 80
   용어 해설 ... 81
제4장 초전도체의 이론적 배경
   4.1 론돈 모형(London model) ... 84
      4.1.1 론돈 모형에서의 자유 에너지 ... 91
      4.1.2 론돈 모형에서의 분석 ... 92
      4.1.3 영속 전류의 응용 ... 93
        (1) 기억 소자 ... 93
        (2) 자기 홀극 탐지기 ... 95
   4.2 긴스버그-란다우 이론 ... 97
      4.2.1 1차 및 2차 상전이 ... 97
        (1) 질서매개변수 ... 97
        (2) 상전이 ... 97
      4.2.2 긴스버그-란다우 방정식 ... 100
      4.2.3 긴스버그-란다우 방정식의 결과 ... 104
        (1) 외부 자기장이 영일 때 초전도체 내부 깊숙한 곳에서의 거동 ... 104
        (2) 외부 자기장이 영일 때 초전도체 경계면 근처에서의 거동 ... 105
        (3) 자기 침투 깊이(Magnetic penetration depth) ... 106
        (4) 긴스버그-란다우 변수(Ginzburg-Landau parameter) ... 107
        (5) 외부자기장이 있을 때의 거동 ... 107
        (6) 임계전류밀도 ... 108
        (7) 상부 임계 자기장 ... 110
      4.2.4 긴스버그-란다우 식의 응용 ... 112
        (1) 기본 변수들간의 관계 ... 112
        (2) 조셉슨 마이크로브릿지 ... 112
      4.2.5 인력 작용의 원인 ... 115
   4.3 BCS 이론 ... 118
      4.3.1 전자쌍 파동함수 ... 120
      4.3.2 BCS 바닥 상태 ... 120
      4.3.3 BCS 모형에서의 들뜬상태 ... 124
      4.3.4 임계 온도에 관한 공식 ... 125
      4.3.5 비열 ... 126
      4.3.6 간섭 효과 ... 127
      4.3.7 BCS 이론과 긴즈버그-란다우 이론 ... 128
   4.4 고온 초전도체의 미시적 이론 ... 130
      4.4.1 고온 초전도체의 실험결과 개관 ... 130
        (1) 산화 초전도체의 분류 ... 130
        (2) 거시적 성질 ... 131
        (3) 원소 대체 ... 132
        (4) 이방성 ... 132
        (5) 유리류 특성 ... 133
        (6) 전자터널링 ... 133
      4.4.2 고온 초전도 이론 ... 134
        (1) 비포논의 인력메카니즘 ... 134
        (2) 강한 상관을 가진 전자 ... 137
      4.4.3 <m:math xmlns ... '"htt
   용어 해설 ... 142
제5장 터널링과 양자간섭현상
   5.1 터널링의 질적인 분석 ... 146
      5.1.1 터널링이 일어나기 위한 조건 ... 146
      5.1.2 터널링의 종류 ... 146
        (1) 정상금속 터널링 ... 146
        (2) 정상금속에서 초전도체로의 터널링 ... 147
        (3) 초전도체에서 초전도체로의 터널링 ... 148
   5.2 터널링의 양적인 분석 ... 148
      5.2.1 분포함수 ... 148
      5.2.2 상태밀도 ... 149
      5.2.3 터널링 전류 ... 150
        (1) 배경이론 ... 150
        (2) N-I-N 터널링 전류 ... 152
        (3) N-I-S 터널링 전류 ... 154
        (4) S-I-S 터널링 전류 ... 156
   5.3 조셉슨 효과 ... 158
      5.3.1 다양한 조셉슨 효과 ... 159
      5.3.2 직류(dc) 조셉슨 전류 ... 160
        (1) 배경 방정식 ... 160
        (2) 자기장의 효과 ... 162
      5.3.3 교류(ac) 조셉슨 효과 ... 164
      5.3.4 역교류 조셉슨 효과 ... 165
        (1) 분석적인 접근 ... 167
        (2) 고전역학의 단진자 모형 ... 170
        (3) 초단파의 효과(샤피로의 계단) ... 172
      5.3.5 조셉슨 결합에너지 ... 176
      5.3.6 조셉슨 효과의 관찰 ... 177
      5.3.7 조셉슨 효과 및 긴스버그-란다우 방정식 ... 179
      5.3.8 조셉슨 침투깊이(penetration depth) ... 180
      5.3.9 히스테리시스와 비히스테리시스 접합 ... 181
      5.3.10 스위칭 속도 ... 183
   5.4 약결합 ... 184
      5.4.1 아스라마조프-라킨(Aslamazov-Larkin)이론 ... 184
   5.5 SQUID ... 187
      5.5.1 직류(dc) SQUID ... 187
      5.5.2 소용돌이 유형(Vortex modes) ... 190
      5.5.3 직류 SQUID의 동작 ... 192
      5.5.4 라디오 주파수(rf) SQUID ... 192
   용어 해설 ... 195
제6장 초전도체의 분류 및 특성
   6.1 초전도체의 분류 ... 198
      6.1.1 제1종 초전도체 ... 198
      6.1.2 제2종 초전도체 ... 199
      6.1.3 긴스버그-란다우의 분류 ... 201
   6.2 초전도체의 상태 ... 203
      6.2.1 중간상태 ... 204
      6.2.2 혼합상태 ... 206
        (1) 음수의 표면에너지 ... 207
        (2) 자화곡선 ... 208
        (3) 고립된 소용돌이 ... 209
        (4) 소용돌이 사이의 상호작용 ... 211
        (5) 아브리코소프 격자 ... 213
        (6) 하부임계자기장 ... 215
        (7) 상부임계자기장 ... 217
        (8) 표면 효과와 경계 효과 ... 218
   6.3 이방성 제2종 초전도체 ... 221
      6.3.1 비가역선 ... 224
      6.3.2 소용돌이 격자의 관찰 ... 226
      6.3.3 비가역 특성 : 준안정 상태 ... 227
      6.3.4 제2종 초전도체에서의 임계전류 ... 228
      6.3.5 쿠퍼쌍 파괴 임계전류 ... 230
      6.3.6 자속의 서로 다른 영역 ... 231
      6.3.7 자속유동 ... 234
      6.3.8 자속 열유동(flux creep) ... 235
   6.4 히스테리시스 순환곡선 ... 238
      6.4.1 얇은 판(slab)에 관한 예 ... 240
      6.4.2 임계전류를 측정하기 위한 응용 ... 242
   6.5 소용돌이에 대한 핀고정 ... 242
      6.5.1 자속선 격자의 탄성 ... 245
      6.5.2 소용돌이의 질서 부피 ... 245
      6.5.3 기본 핀고정력 ... 246
      6.5.4 고온 <m:math xmlns ... '"htt
   용어 해설 ... 250
제7장 고온 초전도체
   7.1 고온 초전도체의 특성 ... 252
      7.1.1 재료의 특징 ... 253
        (1) 산화물 초전도체 ... 253
        (2) 금속 특성 ... 254
        (3) 세라믹 물질 ... 254
      7.1.2 초전도의 물리적인 특성 ... 255
        (1) 100K 정도의 <m:math xmlns ... '"htt
        (2) 불순물 첨가 준(quasi) 2차원 절연체 ... 255
        (3) 매우 짧은 간섭 길이 : ξ∼10A ... 257
   7.2 고온 초전도체의 결정화학 ... 258
   7.3 적층구조 산화물의 모형 ... 262
   7.4 고온 초전도체 산화물의 정상상태 ... 263
      7.4.1 이방성과 저항 ... 263
      7.4.2 홀 지수 ... 265
   7.5 초전도 상태 ... 265
      7.5.1 특성에너지 ("틈새") ... 265
      7.5.2 간섭길이 ... 266
      7.5.3 침투깊이 ... 267
      7.5.4 임계자기장 ... 267
   7.6 혼합상태 : 임계 전류 ... 268
   7.7 초전도체의 격자결함 효과 ... 270
      7.7.1 La₂Cu의 격자간 산소결함 ... 272
      7.7.2 Y₁Ba₂Cu₃에서의 산소정렬과 비화학조성비 성질 ... 273
      7.7.3 이질금속이 첨가된 Y₁Ba₂Cu₄O?에서의 ... 275
      7.7.4 LS<m:math xmlns ... '"htt
      7.7.5 Pb₂Sr₂(<m:math xmlns ... '"htt
      7.7.6 Bi- 및 Ti-류 초전도체에서의 격자결함 ... 277
   용어 해설 ... 279
제8장 초전도체의 제조 및 분석
   8.1 벌크제조 ... 282
      8.1.1 기본 공정 ... 282
      8.1.2 분말가공 ... 284
        (1) 제분도구를 이용한 방법 ... 284
        (2) 동시 침전법 ... 284
        (3) 에어로졸 기술(Aerosol method) ... 285
        (4) 졸-갤 방법(sol-gel method) ... 285
      8.1.3 하소 ... 286
      8.1.4 형상화 ... 286
        (1) 펠렛 제조 ... 286
        (2) 선 제조 ... 287
        (3) 코일 제조 ... 287
      8.1.5 소결 ... 288
   8.2 고온 초전도 박막의 제조 ... 289
      8.2.1 고유(in-situ) 성장법과 외부(ex-situ)성장법 ... 290
      8.2.2 산소압 ... 291
      8.2.3 화학조성 ... 291
      8.2.4 다중 원천을 이용한 공동 증착 ... 291
      8.2.5 기판(Substrate) ... 292
      8.2.6 a축 박막 ... 295
      8.2.7 이종구조(Heterostructure) ... 296
   8.3 증착 기술 ... 296
      8.3.1 열 증착(Thermal evaporation) ... 297
      8.3.2 스퍼터링 ... 299
      8.3.3 레이저 증착기법(Laser ablation) ... 302
      8.3.4 금속유기물 화학적 기상 증착(MOCVD) ... 303
      8.3.5 금속유기물 용액 증착 ... 306
   8.4 전기적, 자기적 분석 ... 307
      8.4.1 사단자 기술 ... 307
      8.4.2 전기 접촉 ... 310
      8.4.3 자기 감수율(magnetic susceptibility) ... 311
        (1) 교류 자기감수율 ... 312
        (2) 직류 자기감수율 ... 315
   8.5 결정구조의 분석 ... 317
      8.5.1 X-선 회절법 ... 318
      8.5.2 전자 회절법 ... 321
   8.6 미세구조의 분석 ... 321
      8.6.1 전자 현미경법 ... 321
      8.6.2 광학적 현미경 ... 326
      8.6.3 주사 터널 현미경 ... 326
   용어 해설 ... 327
제9장 초전도체의 응용
   9.1 개요 ... 330
   9.2 대규모 응용 ... 331
      9.2.1 초전도의 에너지 분야에서의 응용 ... 331
        (1) MHD 발전 ... 331
        (2) 핵융합 발전 ... 332
        (3) 초전도 에너지 저장과 플라이 휠 ... 333
        (4) 초전도 케이블 및 선재 ... 335
        (5) 초전도 송전 ... 337
        (6) 초전도 발전기 ... 337
        (7) 초전도 변압기 ... 339
        (8) 초전도 자석 ... 340
      9.2.2 입자 가속기 ... 341
      9.2.3 자기 부상 열차 ... 342
        (1) 초전도 자기 부상 방식의 특징 ... 342
        (2) 부상 원리 ... 343
        (3) 추진 원리 ... 344
        (4) 실용화 ... 344
      9.2.4 초전도 전자추진선박 ... 345
        (1) 전자 추진의 특징 ... 347
      9.2.5 우주에서의 응용 ... 348
   9.3 소규모 응용 ... 350
      9.3.1 전자공학분야에 있어서의 응용 ... 350
        (1) 초초 LSI(ULSI보다 더 고밀도로 집적된 LSI)와 초전도 ... 350
        (2) 단결정 제조 장치 ... 351
        (3) 전사 장치 ... 351
      9.3.2 고온 초전도 박막 응용 ... 352
        (1) 수동 고온 초전도 극초단파 소자 ... 352
        (2) 저항 방사열계와 빠른 광 검출기 ... 353
        (3) 하이브리드 소자구조 ... 354
        (4) 터널 접합과 SQUID ... 355
      9.3.3 의료 및 생체 과학에의 응용 ... 356
        (1) 자기 공명 진단장치 ... 356
        (2) π중간자 조사장치 ... 358
        (3) SQUID 자속계 ... 358
   9.4 미래의 전망 ... 360
      9.4.1 전자공학 분야에 대한 전망 ... 360
      9.4.2 대전력 기술 분야에 대한 전망 ... 360
   용어 해설 ... 361
부록
   A. 기호목록(Lists of Symbol) ... 364
   B. 국제단위계(international system of Units) ... 366
   C. 물리상수 ... 367
   D. 전자의 배치 ... 368