超导体的交流磁化率测量

本文探讨利用交流磁化率研究超导电性.测量了MgB2样品的若干超导电参量,包括临界温度Tc,上临界磁场Hc2,临界电流密度Jc,不可逆场Hirr等与温度的关系,交流损耗与频率和温度的关系等.此外还简要介绍了交流磁化率在磁通动力学和非线性性质方面的研究方法.     

交变磁场作用下高温超导体温度变化研究

高温超导体在交变的磁场作用下,由于磁通的运动引起能量损耗,损耗的能量一部分通过超导体表面传递到冷却剂中,另一部分将使得超导体的温度升高。文中用数值的方法研究了外加磁场速度在0.0005T/s—5T/s变化情况下超导体的温度变化;当外磁场的速度由小到大变化时,超导板的状态会发生从稳定→不稳定(磁通跳跃)→稳定的变化;慢变磁场作用下超导体的温度在接近冷却剂温度的温区作微幅的周期性变化,当外加磁场速度比较大时,超导体发生磁通跳跃,温度也呈跳跃性变化,进一步加大外磁场速度,磁通和温度呈准周期的振荡型变化,而且振荡幅值随外磁场速度的增加逐渐减小,最后振荡消失,超导体在更高的温区稳定运行,温度呈周期性变化。     

FeSe的输运和钉扎性质（英文）

利用固相反应法合成了FeSe超导体,根据名义组分和热处理工艺的不同共得到四组FeSe样品,利用X射线衍射仪(XRD)和物性测试系统(PPMS)分别对样品的晶体结构和电输运性能进行表征,并分析了磁通钉扎特性.XRD测试结果表明所有的样品主相均为β-FeSe四方相,同时在样品中也存在少量杂相,包括α-FeSe和Fe,不同名义组分和不同热处理工艺对晶体结构的影响较小.电阻率测试结果表明所有的样品均发生了超导转变,Tc大约为9K,在零场下的转变宽度约为3K,但是四个样品的正常态电阻率明显不同,通过测试四个样品在不同磁场下的电阻率随温度的变化曲线,随着磁场的增加,电阻率曲线出现展宽效应,分析表明FeSe的磁通钉扎行为是由于在不同磁场下热激活磁通蠕动引起的,其上临界磁场可达23T.     

Transport and Pinning Properties of FeSe北大核心CSCD

利用固相反应法合成了FeSe超导体,根据名义组分和热处理工艺的不同共得到四组FeSe样品,利用X射线衍射仪(XRD)和物性测试系统(PPMS)分别对样品的晶体结构和电输运性能进行表征,并分析了磁通钉扎特性.XRD测试结果表明所有的样品主相均为β-FeSe四方相,同时在样品中也存在少量杂相,包括α-FeSe和Fe,不同名义组分和不同热处理工艺对晶体结构的影响较小.电阻率测试结果表明所有的样品均发生了超导转变,Tc大约为9K,在零场下的转变宽度约为3K,但是四个样品的正常态电阻率明显不同,通过测试四个样品在不同磁场下的电阻率随温度的变化曲线,随着磁场的增加,电阻率曲线出现展宽效应,分析表明FeSe的磁通钉扎行为是由于在不同磁场下热激活磁通蠕动引起的,其上临界磁场可达23T.     

磁悬浮系统中多芯复合Nb3Sn超导线磁通跳跃的可调性研究

超导磁悬浮列车在加速启动的过程中,载有恒定大电流的超导线圈处在变化的磁场中,这会导致超导线圈发生磁通跳跃,从而降低线圈的载流能力.并且磁通跳跃会产生大量热量而使超导线圈温度急剧升高,严重时会导致超导线圈失超,所以对磁通跳跃的研究具有非常重要的科学意义.Nb₃Sn超导线是由多根微米级的超导芯丝、铜和环氧树脂形成的复合结构.本文通过约束每根芯丝的静电流为零的二维模型来分析三维绞扭效应,研究了超导线在交变磁场和恒定电流下的磁热不稳定性行为.通过分析交变磁场的幅值和频率对Nb3Sn超导线磁通跳跃的影响,发现当磁场幅值不变时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值B_th随频率非单调变化.而当频率一定时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值B_th随交变磁场幅值单调变化.此外,随着幅值的减小,发生磁通跳跃的频率区间先变大后变小,直到某个临界频率后超导线不再发生磁通跳跃.本文的研究结果能够为调控超导线的磁热不稳定性行为提供理论依据.     

Mg、B配比对MgB2材料的影响

我们通过固态反应法制备了MgxB2(x=0.2,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.8,2.2,2.6)系列超导样品.用四引线法测量了每一个样品在制备烧结过程中的高温R～T曲线.由这些曲线的升温阶段数据得知MgxB2系列样品的起始成相温度Tonset随着x值的增加而降低.由它们的X光衍射图可知,x≤1.0时,没有Mg和MgO的杂相峰;到x＞1.0后,随x值的增大,杂相Mg和MgO的衍射峰强度逐渐增强.它们的低温R～T曲线表明随x值的增加,正常态电阻减小,起始超导转变温度在39.3 K到39.9 K之间.综合Tc(onset)和△Tc,Mg1.4B2样品呈现出最好的超导状态.这些样品的单位质量M～T测量数据表明起起转变温度处于37.4～38.6 K之间,且Mg1.4B2样品呈现出最高的磁测Tc(onset)=38.60 K.在Mg含量x大于或低于1.4时,磁测Tc(onset)均小于此值.综合R～T和M～T这两种测量,为得到高Tc的MgB2超导块材,胚体MgB2的配比应取x=1.4为好.     

熔融织构YBa2Cu2.99Li0.01Oy的交流磁化性质

在不同直流磁场、交流磁场和频率下测量了熔融织构YBa2Cu2.99Li0.01Oy样品交流磁化率的温度关系.基于非线性磁通耗散理论,研究了交流场的大小和频率对χ″的峰值温度Tp的影响,获得了磁通有效钉扎势与温度、直流场和电流密度的关系,U(J, Hdc, T)(J-(Hdc-0.75(1-T2/Tc2)3/2,其中μ约为0.13与理论预期的μ=1/7相一致,表明该样品中可能存在涡旋玻璃相变.     

MgB2颗粒超导体临界电流的温度特性研究

通过制备MgB2/MgO超导复合材料,获得了典型的MgB2弱连接颗粒超导体,并测量了该样品在不同温度下的Ⅰ-Ⅴ特性曲线.在Ⅰ-Ⅴ曲线中,我们发现:当电流超过临界电流时,电压随着电流先是缓慢的增长,在电流升到一定值时,电压有一个很陡的突变.我们对这一变化进行了研究,认为这是由于MgO杂质使MgB2的晶界效应增强所引起的.该样品的临界电流和温度的关系满足:jc(T)∝(1-T/Tc)1/3,利用三维Josephson结网络系统的渗流模型进行计算发现,当颗粒超导系统处于非均匀状态时,临界电流和温度满足关系式jc(T)∝(1-T/Tc)4/3,这一结果和我们的实验符合的非常好.     

Y2Ba4CuMoOy的添加和Mo替代Cu位对YBa2Cu3O7-δ超导体性能的影响（英文）

本文用固相反应法制备了YBa2(Cu1-xMox)3O7-δ+x mol Y2Ba4CuMoOy(x=0.00～0.08)的一系列多晶样品.利用X射线衍射法、标准四端引线法分别对样品的物相进行了表征和超导转变温度进行了系统的测量,发现随着掺杂量的增加,样品的晶体结构有从正交相向四方相转变的趋势,超导转变温度呈金属状态到半导体状态转变的趋势,并伴有两步转变过程;同时也观察到了超导转变温度降低且转变宽度增加的现象.然而,导致低Tc和宽T的可能原因是逐渐出现的非超导相Mo2411和样品的微观结构不均匀性.通过进一步的比较观察得到,样品超导转变温度出现两步转变最可能的原因不仅与非超导相Mo2411的增加有关而且与低Tc相的形成有关.     

熔融织构YBa2Cu2．99Li0．01Oy的交流磁化性质

在不同直流磁场、交流磁场和频率下测量了熔融织构YBa2Cu2．99Li0．01Oy样品交流磁化率的温度关系．基于非线性磁通耗散理论，研究了交流场的大小和频率x″的蜂值温度Tp的影响，获得了磁通有效钉扎势与温度、直流场和电流密度的关系，U（J，Hdc，T）（J^-cHdc-0．75（1-T^2/Tc2）^3／2，其中μ约为0．13与理论预期的μ=1／7相一致，表明该样品中可能存在涡旋玻璃相变．     

La1-x／2Pr1-x／2SrxCuO4的电输运性质和超导电性

La1-x/2Pr1-x/2SrxCuOy(LPSCO)多晶样品采用传统的固相反应法制备.X射线衍射表明:LPSCO具有典型的空穴搀杂的T-214相的结构.磁化率测量显示:Sr搀杂在0.05≤x≤0.30范围内具有超导转变;Tc随x的增大呈抛物线形式变化,且在x=0.18时达到最大值28K.电阻的测量显示:随搀杂量的增大,系统呈现从绝缘到半导体,最后到金属的导电行为的变化;在欠掺杂区,正常态电阻温度关系符合ρ(T)=ρ0 αT-ClnT;而在过掺杂区,对数项消失.本文从替代所引起的晶体结构和载流子特性变化解释了Sr掺杂样品的电输运行为和超导特性.     

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 % .     

Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)单晶的生长与退火效应研究

采用顶部籽晶提拉法成功生长出了Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ(x=0.07215,0.23960)单晶样品。利用X射线结构分析技术对生成单晶进行了表征,通过对样品进行了不同时间的退火处理,结合超导磁化特性测量,讨论了单晶样品超导转变温度Tc随退火温度和Pr替代含量的变化,并根据单晶样品磁化特性曲线,从低场下的布拉格玻璃态到高场下的磁通玻璃态的相变角度对尖峰效应进行了初步分析。     

Fe1.01Se0.4Te0.6单晶的超导电性研究

本文采用自助溶剂法生长得到Fe1.01Se0.4Te0.6单晶样品,超导零电阻温度Tczero=11.0 K,部分样品经400℃进行48小时退火之后,超导零电阻温度变为Tczero=7.0K.分析表明退火后样品的Fe含量变大,超导电性被部分抑制.通过磁场下电阻率-温度曲线的实验测量,用WHH(Werthamer-Helfand-Hohenberg)方法估算得到退火前后样品在0K附近的上临界场分别为83.2T和61.3T.上临界场μ0Hc2(T)随温度变化曲线在0T附近向高温方向上翘,说明样品具有"二流体"行为.直流磁化曲线在40K和120K分别出现向下弯曲,40K处的变化可能对应于过量Fe的自旋冻结.应变测量结果显示样品在117K时应变值发生一个突变,变化量约为晶格参数的0.06%,显示样品发生一个结构相变.因此,120K处的磁化下降对应于样品从四方相到正交相的结构转变.     

临界现象的突破

法国Grenoble的CEA实验室和Grenoble强磁场实验室（GHMFL）的A．Huxley教授所领导的研究组将一块 锗-铑-铀（URhGe）样品的温度冷却并使其转变为超导体，在不施加磁场的条件下，它的超导转变温度Tc是280mK．正如预期的一样，将磁场逐渐加大到2T的过程中，超导转变温度也在逐渐降低．由于磁场是会破坏物质的超导性的，所以当磁场超过2T时URhGe样品的超导行为消失了,然而当研究组继续加大磁场到8T时，URhGe样品的超导行为又恢复了，当然这时的超导转变温度也变为400mK,将磁场继续增大到13T时，样品的超导性又一次消失了，Huxley的研究组发现UrhGe样品在磁场为12T附近经受了两种不同的相变。     

La2-xSrxCuO4体系正常态的低温反常输运与载流子的局域化

对La2-xSrxCuO4系列(x=0.06～0.20)样品的电阻率和霍尔系数等输运特性进行了系统研究.电阻率随温度变化的实验结果表明,对低掺杂样品,在正常态区域(T＞Tc),随Sr掺杂量的增加,各样品在低温区超导转变温度附近均发生了金属-绝缘体转变,且转变温度TMl随掺杂量的增加逐渐降低;对于最佳掺杂样品,其金属-绝缘体转变行为变得非常不明显,到x=0.18时完全消失.对正常态样品的霍尔系数而言,随温度的降低逐渐增大,且随Sr掺杂量的增加显示减小.表明载流子浓度随掺杂量的增加而增加.在低掺杂时,接近Tc的温区内霍尔系数RH迅速增大,随着掺杂量的增加Tc附近霍尔系数的增大变缓.霍尔系数在Tc附近的增大,表明低温区载流子浓度减少.电阻率和霍尔系数在低温区电输运的这种反常行为可从载流子的局域化角度给予初步解释.     

基于碳化硼复相MgB2超导体制备及特性

以廉价的B4C粉和Mg粉为原料,用真空固相反应法成功制备了复相MgB2-B4C超导材料,通过X-射线和扫描电子显微镜分析了样品的成相和织构,除MgB2、B4C和MgB2C2外样品中未明显检测到其它杂相,其中MgB2相含量高达87.7%.电阻-温度特性测量表明,所制备的样品零电阻温度Tc(0)=31.5 K,转变宽度(T...     

一种测量热电材料塞贝克系数的新方法

本文提出了一种新颖、可靠的测量微纳米尺度热电转换材料塞贝克系数的2ω自加热法.给被测样品通一频率为ω的交变电流,焦耳效应会在样品上产生一个频率为2ω的温度振荡.对于热电材料,由于塞贝克效应,将会产生频率为2ω的塞贝克电压.获取2ω电压信号,同时理论求解得到2ω的温度振荡量,将可得到被测热电材料的塞贝克系数.通过直径为2...     

Pr离子缺陷对Bi-2223/Ag带材磁通涡旋运动的影响

Pr部分替代Ca可以在Bi-2223的超导层中引起局域缺陷(简称Pr离子缺陷),本文分析了不同含Pr量的Bi-2223/Ag带材在垂直于带面的外场下电阻转变特性,研究了其磁通钉扎势垒的变化规律.结果表明:Pr离子缺陷显著提高了Bi-2223带材的磁通钉扎势垒(U).不同含Pr量样品的磁通钉扎势垒(U)均满足U/(1-T irr/Tc0)(1/Hα的规律,其不同α值反映了样品中不同的磁通蠕动方式.在不含Pr离子缺陷的样品中,磁通主要以双弯结的方式进行蠕动, 含Pr离子缺陷的样品中磁通蠕动主要以直接剪切的方式进行.     

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y系统的超导电性和磁化反常

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y 氧化物超导体中存在100K 和120K 两个超导相.测量电流为10mA 时,零电阻超导 T_c 为119K.DC 磁化结果表明:在77K 时不可逆场约为2200O_e,冻结磁通密度11.6G,样品是弱钉扎Ⅱ类超导体.Meissner 效应测量结果表明:Meissner 信号的61%是120K 相的贡献,39%是100K 相的贡献.超导体积的上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变以及磁化反常表明:我们的样品中存在着大量的弱连接超导电性,并构成邻近效应超导体,研究了它的日 H_(c2)(T).并由邻近效应超导体的磁化曲线演算出它的超导参量.