Y1-xNdxSr2Cu2.7Mo0.3O7-δ体系的声子振动谱和输运性质

研究了Y_1-xNd_xSr₂Cu_2.7Mo_0.3O_7-δ(x =0 ,0 .1 ,0 .2 ,0 .5 ,0 .8和 1 .0 )的Ra-man光谱、红外光谱,指出RSr₂Cu_2.7Mo_0.3 O_7-δ结构上与RBa₂Cu₃O_7-δ有显著的差异,而伴随着Nd的掺入,晶体的微结构发生了变化 .结合电阻率和热电势的测量结果 ,我们讨论了这种微结构变化对载流子分布的影响和NdSr₂Cu_2.7Mo_0.3O_7-δ不超导的原因,进而指出在高温超导体中广泛存在的稀土离子尺寸效应也是大稀土离子替代产生的晶体微结构变化的结果     

YBa2Cu3O7超薄膜生长机制的原子力显微镜研究

在有40nm厚的PrBa₂Cu₃O₇过渡层的(100)SrTiO₃基片上生长了YBa₂Cu₃O₇超薄膜,典型的厚度为2,6,10个原胞层.X射线衍射表明薄膜取向都是C轴垂直于膜面.原子力显微镜观察发现YBa₂Cu₃O₇超薄膜具有层状和螺旋两种生长模式,并且在6个原胞层的生长阶段观察到螺旋位错,而类似的生长特征并没有出现在PrBa₂Cu₃O₇过渡层中.实验结果表明,在 10个原胞层范围内,薄膜的超导转变温度和临界电流密度对厚度有很强的依赖关系.     

外延生长YBa2Cu3O7-x超导薄膜的TEM和SEM研究

本文利用高分辨率透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对高J_c外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜的微观结构进行了观察分析.研究发现,薄膜外延程度的好坏与生长工艺和衬底表面的完整性有直接的关系.实验结果表明(100)SrTiO₃单晶衬底上外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜中影响临界电流密度J_c的因素主要有界面过渡区、缺陷和不同的外延取代等.     

离子注入对YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

本文报道了Ar和F离子注入对YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜电学性能及结构的影响,通过X射线衍射和电阻温度关系的测量研究了离子注入后YBa₂Cu₃O_7-x薄膜T_c,J_c和结构的变化。实验中发现,在低剂量注入情况下,T_c和J_c随着注入剂量的增加而下降。但是,上临界温度和X射线衍射谱却几乎保持不变。当Ar离子的注入剂量达到1.2×10¹³Ar/cm²时,样品发生金属一半导体相交。当注入剂量大于1.2×10¹³Ar/cm²时,样品的体超导性能基本上完全消失了,X射线衍射峰的强度也有所减弱,最终发生了晶态-非晶态相变,室温电阻率增加了好几个数量级。讨论了超导性能变化及金属一半导体相变的物理起因。     

YBa2Cu3O7-δ超导体的物相及相变

本文利用原子集团变分方法,同时引入YBa₂Cu₃O_7-δ超导体Cu一0平面上O—O,O—□和□—□之间的近邻和次近邻相互作用的J,J′,取J′/J=0,±1/4,1/2和1几种值进行计算,给出了相应情况下的相图。理论计算指出,当J′/J=1/4时,其相图所给出的相变情况与目前YBa₂Cu₃O_7-δ超导体中的正交-四方相变一致;并讨论了低温下可能存在的几种相及其相变。     

Tl-Ba-Ca-Cu-O体系一系列超导相的晶体结构

本文用粉末烧结法合成了Tl-Ba-Ca-Cu-O体系一系列超导试样。用X射线粉末衍射法对它们进行了结构分析,发现了一组点阵常数α值相同,c值不同的四方超导相。超导相由隔层(Tl-O单隔层或双隔层)和缺氧类钙钛矿型结构单元Ba₂×Ca_n-1Cu_nO_2n+1(n为整数)所组成。从晶体结构观点可分为两类:一类属Tl-O单隔层、简单四方点阵,空间群为p4/mmm,理想化学式为TlBa₂Ca_n-1Cu_nO_2n+2.5,n=1,2,3,4;另一类属Tl-O双隔层,体心四方点阵,空间群为I4/mmm,理想化学式为Tl₂Ba₂Ca_n-1Cu_nO_2n+1,n=1,2,3,4。这些超导相随n值的增加,超导转变温度升高。当n值相同时,体心四方点阵的超导转变温度比简单四方点阵高。并讨论了超导相结构之间的相互关系。提出了依据第一条衍射线面间距d值或点阵常数c值推测超导相晶体结构的方法。     

Bi2Sr2Ca1-xYxCu2Oy系超导—绝缘转变中的结构效应

研究了Bi₂Sr₂Ca_1-xY_xCu₂O_y.(BSCYCO)体系中Y替代Ca后材料从超导体向绝缘体的转变过程.研究结果表明,在替代量X=0.4附近发生的从四方到正交的结构转变是BSCYCO超导性消失的直接原因,并发现结构参数c/0.5(a+b)的变化与材料的超导—绝缘—反铁磁这一性能的转变过程有较明显的对应关系.     

高TcYBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7超晶格的微结构分析

利用高分辨透射电子显微镜对高T_c YBa₂Cu₃O₇/PrBa₂Cu₃O₇(以下简称为YBCO/PrBCO)超晶格的微结构进行了系统的观察分析,高分辨电子显微象(HREM)表明YBCO/PrBCO超晶格层与层之间具有清晰的衬度,没有界面互扩散,通过HREM象观察,发现衬底表面的原子台阶和缺陷使薄膜最初1—2个晶胞层中出现层错等缺陷,但这些缺陷并没有向薄膜内部扩展,当薄膜厚度超过几个晶胞层后,其结构趋于完整。另外,在HREM照片上还可看出YBCO/PrBCO超晶格的调制周期存在波动,波动范围相当于一个晶胞层厚度,实验结果表明,利用YBCO/PrBCO超晶格研究CuO₂面的二维超导电性时,临界温度T_c和临界电流密度J_c的变化不仅与二维CuO₂面的失耦程度有关,还会受到各种晶格缺陷的影响,对YBCO/PrBCO超晶格和超薄YBCO膜的输运特性进行理论解释时,必须考虑衬底和晶格缺陷造成的影响。     

YBa2Cu3Ox超导体的光谱研究

能带是决定固体特性的头等重要的因素。我们用光谱方法对单相YBa₂Cu₂O_x高T。超导体进行了研究,测量了样品的反射-吸收谱、Raman光谱和荧光光谱.其350和500nm吸收带以及390nm,560nm荧光峰来自晶格中Cu⁺发光中心,是跃迁过程¹A_1g(3d¹⁰)-¹E_g和~3E_g(3d⁹4s¹)。其720nm和860nm荧光峰来自Cu²⁺发光中心,是由于自由离子光谱项²D在八面体晶场、正交晶系晶场中分裂为5个能级之间的跃迁。此外,还有一些光谱可能来自晶格中Cu³⁺发光中心,其481cm^-1和551cm^-1声子对说明了312cm^-1处声子对与电子系统是强耦合。     

高温超导体YBa2Cu3O7-δ中的元素替代效应

本文综合约20个 YBa₂Cu₃O_7-4的元素替代体系的实验结果,发现:正交晶体结构、氧含量、铜的氧化价态,以及金属-半导体(绝缘体)相变都只是决定Tc的表观因素;存在着CuO₂平面外和CuO₂平面内两类元素替代效应.提出:高温超导体的迁移载流子浓度和CuO₂平面内铜原子之间的动态、短程反铁磁关联程度是决定Tc的两个内禀因素.基于Bi系超导体中有关元素替代效应的实验事实,进一步提出上述结论对各种类型的高温氧化物超导体具有普遍性.     

(YBa2Cu3O7)24/(PrBa2Cu3O7)2多层膜的超导转变展宽和维度 *

测量了(YBa₂Cu₃O₇)₂₄/(PrBa₂Cu₃O₇)₂ 多层膜在强磁场下的超导转变展宽 .这种YBa₂Cu₃O₇层间具有耦合 退耦合的临界绝缘层PrBa₂Cu₃O₇厚度以及由 3D向 2D过渡的YBa₂Cu₃O₇层厚度的多层膜 ,其不可逆场遵守H ∝ ( 1-t)μ关系 ,其 μ值约为1 ,介于3D( μ =3/2 )和2D( μ =1 /2 )之间 .磁通运动的热激活能的结果表明 ,对于H∥c和H⊥J的磁场位形 ,遵守U∝lnH关系 ,即磁通涡旋处于2D区 .而对于H∥ab和H⊥J ,H∥ab和H∥J两种磁场位形 ,激活能U随磁场的增加而线性减小 ,表明磁通涡旋处于3D态 .讨论了上述维度变化的可能物理机制 .     

外延单晶La2/3Ca1/3MnO3-δ薄膜中磁电阻的磁场依赖关系

采用直流磁控溅射法在NdGaO₃ ( 110 )衬底上制备了La_2/3Ca_1/3MnO_3-δ外延单晶薄膜 .在 0～8T的磁场范围内测量了不同温区下的磁电阻随磁场的变化关系 .结果表明 ,ρ(H )遵循以下规律 :当温度高于居里温度T_C 时 ,ρ(H ) =1α(T) + β(T)H² ;当T <Tc时,ρ(H ) =ρ0(T ) +1A(T)+B(T)exp(H/C(T));而当温度远低于居里温度时,ρ(H ) =1σ(T) + ν(T)H。表明负巨磁电阻的产生主要起因于磁场引起的电导率的增加。     

R2O3-AIN-AI2O3(R=Ce,Pr,Nd和Sm)系统的相关系

研究了R₂O₃-AIN-AI₂O₃(R=Ce,Pr,Nd和Sm)三元系固相线下的相关系及R₂O₃-AIN-AI₂O₃系统在1700℃的等温截面.发现存有一个组成为RAl₁₂O₁₈N的新相,其结构同β—Al₂O₃.本文对其它轻稀土元素可否形成新相也作了探讨.发现从La到Eu(除了Pm未测外)都能在组成RAl₁₂O₁₈N处形成含N的β-Al₂O₃相.经测定它们的单相区范围为:当R=Nd和Sm时,含Nβ-Al₂O₃相只发生在RAl₁₂O₁₈N组成处;而其它稀土的含Nβ-Al₂O₃相的组成都扩大到纯氧化物一端,即R₂O₃:11Al₂O₃处.经测定RAl₁₂O₁₈N的晶胞常数(a=5.557和c=22.00)几乎不随R而变化.1700℃时,在Nd₂O₃-Nd₂AlO₃N-NdAlO₃三角形区域中存有一个很大液相区.     

Y-TZP及Y-TZP/Al2O3陶瓷的微波加热及微波烧结特性

用矩形单模TE_10n(n=3,5)微波腔体成功地烧结得到了致密的Y-TZP陶瓷及Y-TZP/Al₂O₃复相陶瓷材料.材料的微波加热特性与其组分有关.Y-TZP含量高有利于提高样品的加热速率并降低加热所需时间.试样加热至600—800℃之后,需随时调整输入功率、短路活塞位置及可调偶合窗开启尺寸,以保持腔体谐振和最佳偶合状态,从而保持一定的升温速度和达到稳定的最终烧结温度.纯Y-TZP及含20Vol％Al₂O₃的Y-TZP/Al₂O₃陶瓷材料均可微波烧结至相对密度98％以上,而晶粒尺寸则分别不大于0.4和1.0μm.实验还发现,温度过高时,试样中心由于达到高于其表面的温度而发生过烧现象.     

BaO-Y2O3(La2O3)-CuO三元系相图的研究

本文采用X射线衍射,热学分析、超导电性测量等方法测定了La₂O₃-CuO,BaO-CuO,Y₂O₃-CuO二元系相图,BaO-La₂O₃-CuO,BaO-Y₂O₃-CuO三元系室温截面。在这两个三元系的富CuO区,存在Ba_xLa_2-x CuO₄(x≤0.07),BaLaCu₂O_5+δ,BaLa₄Cu₅O_14+δ,BaLa₂Cu₂O₆和Ba₂YCu₃O_9-y,BaY₂CuO₉化合物。Ba_xLa_2-x,CuO₄(x≤0.07),BaLa₄Cu₅O_14+δ,BaLaCu₂O_5+δ,BaLa₂Cu₂O₆均属四方晶系,点阵常数分别为a=5.356,c=13.20;a=8.660,c=3.863;a=3.917,c=11.75;a=3.992,c=19.96.Ba₂YCu₃O_9-y属正交畸变钙钛矿结构,a=3.892,b=3.824,c=11.64,空间群为Pmmm。BaY₂CuO₅具有正交结构,a=7.123,b=12.163,c=5.649;空间群为Pbnm。研究了组成与超导电性的关系,考查了烧结温度对Ba₂YCu₃O_9-y化合物结构和超导电性的影响,并对超导电性产生的原因进行了讨论。     

高Tc超导薄膜/砷化镓场效应器件混合微波振荡器的研制

研制了一种高T_c超导薄膜/砷化镓场效应器件混合的微波振荡器,整个电路采用微带电路形式,制备在一片10mm×15mm的YBa₂Cu₃O_7-δ超导薄膜上。该振荡器采用共源和栅结串联反馈电路结构,以GaAs MESFET(NE72084)为负阻元件,利用高品质因数的超导微带谐振器作为稳频元件。通过提高谐振器的品质因数和调节它与MESFET的耦合强度,降低了振荡器的相位噪声。相位噪声在偏离载频(10.6GHz)为10kHz时达到-87dBc/Hz。     

LiBO2玻璃晶化与相变的研究

本文用X射线多晶衍射分析、热学分析和红外吸收光谱分析等方法,对LiBO₂玻璃晶化机制和固态相变进行了研究。LiBO₂玻璃在晶化过程中首先析出一亚稳相-δ-LiBO₂,δ-相的硼氧基团结构与玻璃态相近。继续升温δ-相转变为常压下难以制备的γ-相,而后γ-相再转变成α-相。玻璃晶化过程的比热研究表明,玻璃晶化之前先经过结构弛豫。对于同一种升温速率,颗粒度愈大,晶化温度愈高。     

La2/3Ca1/3MnOz薄膜的巨磁电阻效应及其温度关系的研究 *

在室温至液氦温区内,对良好(100)择优取向的La_2/3Ca_1/3MnO_z薄膜的磁电阻作了实验研究.发现零场下未退火样品的电阻约在T_p=72K处出现一峰值,当外加磁场后,其电阻降低,而峰值所对应的温度T_p要往高温方向移动,然而其磁电阻变化值MR=δR/R_H=(R₀-R_H)R_H的极大值却发生在25K附近,而且该值基本上不随外磁场的大小而改变.当样品在700℃t氧气中退火30min后,零场下电阻峰值往高温方向移动到230K附近,表明薄膜的Curie温度升高了.     

Y-Ba-Cu-Sn-O体系的结构和性能

通过YBa₂Cu_³x)Sn_xO_7+y体系样品的结构参数、XPS和Mssbauer谱、电阻-温度关系、氧含量以及热分解温度的综合测量,发现:Sn在该体系中替代了Cu的位置并保持4价状态;在x<0.4范围内Sn替代Cu对晶体结构没有影响,引起T_c的变化也极小;Sn替代Cu使体系的氧含量增加,并明显地影响了Cu的价态,使Cu呈现+3价,实验在结构、氧缺位及电子态方面为认识超导电性的起源提供了一些重要信息,在综合分析实验结果的基础上,本文提出:金属原子与氧原子间的耦合程度决定了体系的超导电性。     

BaB2O4-Na2B2O4-K2B2O4三元系的研究

本文用实验测定和理论计算相结合的方法,研究了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元系.在对该三元系3个侧边二元系相图热力学分析的基础上,用非对称的Toop模型将二元系热力学数据延拓到三元系,计算了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元相图,计算结果与该三元系的一个典型垂直截面的测定结果吻合很好.