常溫超導系列科普:FC和ZFC測試曲線

超導材料是一種在低溫下表現出特殊電性質的物質，它們可以完全抵抗磁場的穿透，即具有完全抗磁性。當超導樣品處於不同的溫度和外磁場條件下時，其磁化率（磁化程度與外磁場的關係）會發生變化。

為了研究超導材料的性質，人們通常會進行兩種測試曲線的測量：場冷曲線（Field Cooling, FC）和零場冷曲線（Zero Field Cooling, ZFC）。這兩條曲線的顏色在圖中用高亮顯示。場冷曲線測量是在施加外磁場的條件下進行的。而零場冷曲線測量是在沒有外磁場的條件下進行的。

黑色是ZFC,紅色是FC

在高於超導臨界溫度（Tc）的溫度範圍內，ZFC和FC曲線基本重合，因為此時超導性已經消失，材料的磁化行為與普通材料相似。

當溫度降至臨界溫度以下時，ZFC曲線會出現一個明顯的下降，而FC曲線基本保持平坦。這是因為在臨界溫度以下，材料開始表現出超導性，對外磁場有較強的抵抗能力。ZFC曲線下降的原因是超導材料內部形成了超導電流環路，抵消了外磁場的影響。

因此，在臨界溫度以下，ZFC曲線和FC曲線會出現分叉。純凈的超導樣品的情況下，這個分叉的差值Δχ約等於-1/4π。當樣品中存在雜質時，這個差值會變小。通過測量實際差值與理論差值之間的比值，我們可以估算出超導樣品中的超導體積或質量分數。

LK-99樣本的FC,ZFC

測量超導樣品的磁化率隨溫度和外磁場的變化可以幫助我們了解材料的超導性質。通過比較零場冷曲線和場冷曲線的差異，我們可以評估樣品中超導相的含量或質量分數。