高溫超導體通常是指在液氮溫度(77 K)以上超導的材料。人們在超導體被發現的時候(1911年),就被其奇特的性質(即零電阻,反磁性,和量子隧道效應)所吸引。但在此后長達七十五年的時間內所有已發現的超導體都只是在極低的溫度(23 K)下才顯示超導,因此它們的應用受到了極大的限制。
高溫超導材料一般是指臨界溫度在絕對溫度77K以上、電阻接近零的超導材料,通常可以在廉價的液氮(77K)制冷環境中使用,主要分為兩種:釔鋇銅氧(YBCO)和鉍鍶鈣銅氧(BSCCO)。釔鋇銅氧一般用于制備超導薄膜,應用在電子、通信等領域;鉍鍶鈣銅氧主要用于線材的制造。
1911年,荷蘭萊頓大學的卡末林·昂尼斯意外地發現,將汞冷卻到-268.98°C時,汞的電阻突然消失;后來他又發現許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性,由于它的特殊導電性能,卡末林·昂尼斯稱之為超導態,他也因此獲得了1913年諾貝爾獎。
1933年,荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發現了超導體的另一個極為重要的性質,當金屬處在超導狀態時,這一超導體內的磁感應強度為零,卻把原來存在于體內的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發現:錫球過渡到超導狀態時,錫球周圍的磁場突然發生變化,磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了,人們將這種現象稱之為“邁斯納效應”。
自卡麥林·昂尼斯發現汞在4.2K附近的超導電性以來,人們發現的新超導材料幾乎遍布整個元素周期表,從輕元素硼、鋰到過渡重金屬鈾系列等。超導材料的最初研究多集中在元素、合金、過渡金屬碳化物和氮化物等方面。至1973年,發現了一系列A15型超導體和三元系超導體,超導材料要用液氦做致冷劑才能呈現超導態,因而在應用上受到很大限制。1986年柏諾茲和繆勒發現了35K 超導的鑭鋇銅氧體系。這一突破性發現導致了更高溫度的一系列稀土鋇銅氧化物超導體的發現。通過元素替換,1987年初美國吳茂昆(朱經武)等和我國物理所趙忠賢等宣布了90K釔鋇銅氧超導體的發現,第一次實現了液氮溫度(77 K)這個溫度壁壘的突破。柏諾茲和繆勒也因為他們的開創性工作而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。
這類超導體由于其臨界溫度在液氮溫度(77K)以上,因此通常被稱為高溫超導體。液氮溫度以上釔鋇銅氧超導體的發現,使得普通的物理實驗室具備了進行超導實驗的條件,因此全球掀起了一股探索新型高溫超導體的熱潮。1987年底,我國留美學者盛正直等首先發現了第一個不含稀土的鉈鋇銅氧高溫超導體。1988 年初日本研制成臨界溫度達110K的鉍鍶鈣銅氧超導體。1988年2月盛正直等又進一步發現了125K 鉈鋇鈣銅氧超導體。幾年以后(1993年)法國科學家發現了 135K 的汞鋇鈣銅氧超導體。