单晶GdBa2Cu3O6+δ顺磁性和超导性的研究

掺杂有顺磁性稀土元素离子的高温超导体的磁滞回线因包含有顺磁的贡献而变宽,使根据Bean模型得到的临界电流密度偏离了其真实的值.本文对描述其中顺磁性磁化强度贡献的扩展Brillouin函数进行了修正,并将该种描述方法应用于单晶GdBa2Cu3O6 δ样品.外场低于临界场HC1时,顺磁性对总的磁化强度没有贡献;外场高于HC1的磁场下,磁场增加和磁场降低时顺磁性的磁化贡献并不相等.由此验证了在GdBa2Cu3O6 δ的晶体结构中,超导电流沿Cu-O面流动,对位于两层Cu-O面间的顺磁性离子产生屏蔽作用.GdBa2Cu3O6 δ中超导性和顺磁性相互独立共存,超导性通过电流的屏蔽作用间接的影响了顺磁性的贡献.     

Y1-xRxBa2Cu3O7—δ体系（R=Eu、Gd）的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ（R=Eu、Gd）两个系列样品的超导电性研究结果．首先，发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加，Y1-x]EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大．但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构；正电子平均寿命实验结果表明Cu—O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小．说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不汉改变了Y位的电子密度．同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布；超导转变温度Tc随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加，反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构．但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合：Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关，而与掺杂离子的半径有关．     

Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ烧结样品的直流输运特性

本主要报道了对烧结样品YBa2Cu3O7—δ(Y-123)进行部分元素替代的初步实验结果．用Ca^2 部分替代Y^3 形成的Y1-xCaxBa2Cu3O7—δ(YCBCO)样品呈现出如下特征：样品的正常态电阻率ρ随Ca的替代浓度增加而依次降低,而超导临界温度Tc也依次下降．这一现象与通常情况下对铜氧化物超导材料进行元素替代所引起的行为截然不同．实验还显示：样品在低温下的临界电流密度Jc得到明显提高,掺Ca后烧结样品的临界电流受外磁场的影响明显减小．在弱磁场下,不同掺杂浓度样品的临界电流Ic随外磁场呈不同比例地线性下降,与一般颗粒多晶高温超导体临界电流Ic随外磁场行为明显不同．     

GdBCO超导体的顺磁性及低温下磁通分布的动态观测

本文研究了100～300K之间Gd1．8Ba2.4Cu3．4O7-δ（简写为GdBCO）超导体的顺磁性，对GdBCO的磁化强度随磁场和温度的变化分别在100K和0．1T进行了测试，GdBCO的顺磁性遵从朗之万顺磁性理论．在磁光显微镜下，低温12K场冷下，我们观察了从0mT～29mT磁通线进入GdBCO的超导体的过程，以及磁通线在GdBCO超导体中的分布。     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

GdBa2Cu3O7-x超导体失氧与超导电性的关系--GdBa2Cu3O7-x淬火样品的EXAFS研究

本文采用EXAFS方法研究了GdBa2Cu3O7-x高Tc超导陶瓷在不同温度下淬火后各金属原子周围氧配位数及键长的变化,得出该123相超导体随淬火温度升高失氧的具体位置为O1及O4,Cu-O平面未被破坏.指出Cu-O链及O4在123相超导体中应具有重要作用.     

高温超导块材磁通汇聚效应的数值模拟研究

高温超导块材在零场冷条件下感应产生的涡流可以有效地屏蔽外加磁场, 从而改变空间磁场分布. 通过合理的设计, 该效应可以被用来约束、 聚集磁通, 从而增大局域磁通密度, 对于需要高磁通密度和磁场梯度的应用具有重要意义. 本论文利用基于 H 方程的二维有限元数值模拟, 结合 GdBa2Cu3 O7 -δ 材料实测的Jc (B ,T ) 关系,研究了 GdBa2Cu3 O7 -δ 超导块材的磁通汇聚效果, 分析了超导块材的空间位置、 工作温度及不同外加磁场对其磁通密度放大效果的影响. 结果显示在30 K 的温度下, 外加11 T 的外加磁场时, 可以在间距为2 mm 的两块超导块体间隙获得17.2 T 的磁场, 磁场放大效率达到56 % .     

脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

中子辐照对GdBa2Cu3O7-单畴超导性能的影响

研究了中子辐照对GdBa2Cu3O7-±单畴超导性能的影响，使用的辐照剂量为1015 n/cm2．通过高分辨电镜观察发现中子辐照产生球形的缺陷和小的点缺陷，这些球形缺陷的尺寸在4?7 nm，与高温超导相干长度相当，并且在退火过程中稳定存在，而小的点缺陷在退火过程中消失．磁测量结果显示中子辐照使样品的超导电性严重退化，临界电流密度下降并且鱼尾峰效应几乎消失．然而对辐照的样品退火处理后，其超导电性明显改善，临界电流密度显著提高并超过了未经辐照的样品，鱼尾峰也向高场移动．这些结果表明中子辐照和退火处理使GdBa2Cu3O7-±单畴样品中引入了有效的磁通钉扎中心(即球型的缺陷)从而导致其临界电流密度大幅提高．     

顺磁性对单晶GdBa_2Cu_3O_（6＋y）临界电流密度的影响

由于单晶ＤｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ６＋ｙ样品中Ｇｄ３＋离子本身固有的磁矩对样品有顺磁贡献，使得样品的磁滞回线有所倾斜并使磁滞回线的宽度增大，因而使根据Ｂｅａｕ模型得到的临界电流密度偏离了其真正的值．在温度Ｔ＝４．２Ｋ时，偏离达到８％．因而在对ＹＭＯ和ＧＢＣＯ进行比较研究时，对ＧＢＣＯ临界电流密度的修正是必要的．这一顺磁磁化强度的磁场依赖关系可以用反铁磁的分子场理论给以很好的描述．     

高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Y-123/Cax体系的超导输运特性研究

本系统地研究了Y-123高温超导体Ca掺杂样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0,0．1,0．2,0.3)和Y-123／Cax(x=0．1,0．2,0．3)样品的超导特性,对样品的临界温度Tc及输运特性进行了对比分析．实验发现：随着Ca含量增加两组样品的Tc有不同程度的递减,样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的Tc随Ca含量增加的变化规律正好与样品Y-123／Cax相反．Ca元素的加入使两组样品临界电流都有明显提高,但在Y-123／Ca,中表现得更为明显,并且受磁场的影响更小．实验中还发现,Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的I-V曲线存在负磁阻区,而在Y-123／Cax中却没有发现．     

Ca掺杂对YBa2Cu3O7-δ超导块材性能影响的研究

用固相反应法制备了掺杂 Ca和不掺杂 Ca的 Y1 - x Cax Ba2 Cu3O7-δ超导块材。主要研究了 Ca掺杂对 Y1 - xCax Ba2 Cu3O7-δ(x≤ 0 .3)超导体性能的影响 ,采用标准四引线法测量了样品的 R - T和 I - V曲线。实验结果表明 :在YBCO超导体中掺杂适量的 Ca后临界温度 TC有所下降 ,样品的临界电流 IC有所增加 ,弱磁场下的 IC- H曲线下降幅度很平稳 ,这表明适量的 Ca掺杂有利于改善 YBCO超导体的临界电流性能     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0．2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0．5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系．利用最近Zhang et al.[Phys．Rev．B71（2005），052502]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论．     

Eu替代浓度对Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ体系电子结构和超导电性的影响

利用正电子湮没和X-射线衍射技术,对Eu替代Y位的Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0)超导体系进行了系统研究,分析了体系的电子结构和正电子寿命参数的变化特征.给出了超导转变温度Tc与Eu替代浓度x之关联.结果表明:所有Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ样品均保持与YBa2Cu3O7-δ(Y-123)样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命τm随Eu替代浓度x的增加而增加,反映了Eu替代Y位引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布及Cu-O面的层间耦合.     

顺磁性对单晶GdBa2Cu3O6＋y监界电流密度的影响

由于单晶ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ６＋ｙ样品中Ｇｄ＾３＋离子本身固有磁矩对样品有顺磁贡献，使得样品的磁滞回线有所倾斜并使磁滞回线的宽度增大，因而使根据Ｂｅａｎ模型得到的临界电流密度偏离了其真正的值，在温度Ｔ＝４．２Ｋ时，偏离达到８％，因而在对ＹＢＣＯ和ＧＢＣＯ进行比较研究时，对ＧＢＣＯ临界电流密度的修正是必要的。这一顺磁磁化强度的磁场依赖关系可以用反铁磁的分子场理论给以很好的描述。     

GdBCO超导体的顺磁性及低温下磁通分布的动态观测

本文研究了100～300K之间Gd1.8Ba2.4Cu3.4O7-δ(简写为GdBCO)超导体的顺磁性,对GdBCO的磁化强度随磁场和温度的变化分别在100K和0.1T进行了测试,GdBCO的顺磁性遵从朗之万顺磁性理论.在磁光显微镜下,低温12K场冷下,我们观察了从0mT～29mT磁通线进入GdBCO的超导体的过程,以及磁通线在GdBCO超导体中的分布.     

Y0.8Pr0.2Ba2Cu3O7—δ单晶的热力学参数

用ＳＱＵＩＤ磁强计测得了Ｙ０．８Ｐｒ０．２Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ单晶在外场平行于ｃ轴条件下的磁化强度随温度的变化。在超导转变下，除了磁化强度是可逆的以外，由于磁通涨落而导致的磁化强度交叉发生在超导转变温度以下约２Ｋ处。利用Ｈａｏ－Ｃｌｅｍ模型拟合可逆磁化强度得到了热力学临界场Ｈｃ（Ｔ）和金兹堡－朗道参数ｋ。其它超导参数由Ｈｃ（Ｔ）和ｋ推得，比较ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ的热力学参数，讨论了Ｐｒ离子的效应     

高温超导体Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_y磁性质研究

测量了高温超导体 Tl_2Ba_2Ca_3Cu_3O_y 多晶样品的磁化强度与温度及磁场的关系。发现至少在90K 到200K 的温区样品有顺磁性.顺磁磁化率为10~(-4)量级,并随温度和磁场增加而缓慢减小.样品在116K 左右以下温度出现抗磁性,它随温度和磁场而变化的速度大大超过顺磁性.这两种磁性可以共存,但在2Tesla 以上磁场中,由于两种磁性的大小可相比拟导致样品磁性质的不稳定.由实验结果得到了 H_(c2)(0).讨论了顺磁性的来源以及在 TlBaCaCuO高温超导体中引进磁性杂质作为磁通钉扎中心以提高临界电流的可能性.     

基于高温超导双晶结的约瑟夫森效应观测实验

基于YBa2Cu3O7-δ高温超导双晶结,组建了约瑟夫森效应测试装置.利用此装置观察了直流和交流约瑟夫森效应,并测量了约瑟夫森结的临界电流和夏皮罗台阶.     

通过差热分析对YBCO高温超导织构体生长极限的研究

通过差热分析研究成分变化对YBa2Cu3O7-δ／Y2BaCuO5(YBCO）高温超导织构体系列的熔化温度和固化反应温度的影响，结合排推效应所产生的成分不均匀性，分析了超导体初始组分为YBa2Cu3O7-δ＋xY2O3的织构生长极限。发现含约6－7wt%(或50mol%)CuO时，固化温度出现明显极小值。