Y_2O_3缓冲层对YBCO超导转变温度的影响（英文）

超导薄膜所受的应力对其临界转变温度Tc具有重要的影响,研究应力对超导薄膜Tc的影响对获得更高Tc材料具有重要意义.本文采用溶胶-凝胶法,在LAO单晶基板上制备了Y2O3/YBCO薄膜,并研究了Y2O3缓冲层对不同厚度YBCO超导薄膜的临界转变温度的影响.研究发现,当YBCO薄膜厚度为90nm时,由于Y2O3和YBCO薄膜的晶格错配,在YBCO/Y2O3薄膜的a-b面内引入了压应力,增加了c轴的晶格常数,结果提高了YBCO薄膜的临界转变温度.当YBCO薄膜的厚度较大时(如230nm),由晶格错配引起的应力通过位错的形式得以释放,YBCO薄膜的Tc变化不大.     

细化211粒子及降低渗氧温度对YBCO超导块材性能的影响

本文研究了在原始粉末中加入CeO2及预烧结温度对控制Y-211粒子尺寸的影响和低温渗氧工艺对Tc的影响.实验表明,当预烧结温度从940℃降低到900℃时,这种工艺改变对细化211粒子的影响比掺CeO2的作用大.在降低预烧结温度时,实验获得的最大磁悬浮力达到了12.7N/cm2.渗氧温度不仅影响临界转变温度等超导性能而且会影响YBCO块材的组织结构.研究发现对熔融构YBCO块材而言,采用低温渗氧工艺是比较适合的,即渗氧温度在400℃～500℃之间,如果超过500℃,样品中的宏观裂纹会增多.     

BaCuO_2的添加对YBa_2Cu_3O_(7-δ)临界电流密度的影响

掺入BaCuO2杂相的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)粉末样品采用固相反应方法制备获得。XRD的Rietveld精修显示BaCuO2杂相和YBCO并存。在YBCO+xBaCuO2(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3)的一系列样品中,当x=0.05时,样品的临界电流密度最大。在磁场中,微量BaCuO2杂相的添加,使YBCO的临界电流(Jc)提高了,但超导转变温度(Tc)稍微有所下降。临界电流密度的这些特征行为来自于两方面的共同作用,一方面是超导性的变化,另一方面纳米尺寸范围内的空间分布的非均匀性。     

添加Dy_2O_3的YBa_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

掺入Dy2O3的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)粉末样品采用固相反应方法制备获得。XRD的Rietveld精修和SEM都显示Dy2O3和YBCO并存。随着添加相成分的增加,YBCO的开始转变温度Ton、超导临界温度Tc和零电阻温度Tc0都单调减小。对于某一固定的磁场,温度为77K,当x=0.05时,样品的临界电流密度Jc有最大值。磁场中,微量的Dy2O3的添加,使得YBCO临界电流密度增大。Jc的这些特征行为来自D2O3的添加导致的两方面的共同作用,一方面是超导性的变化,另一方面纳米尺寸范围内的空间分布的非均匀性。     

外延温度对YBCO薄膜结构与性能的影响

采用化学溶液沉积法(CSD),在758℃到772℃不同温度下制备了一系列YBa2Cu3Ox(YBCO)薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜观察和物性测量,研究了外延温度对其结构与性能的影响。研究结果表明,在760℃及770℃附近存在两个适合YBCO薄膜外延生长的温度区间,在这两个温区生长制备的YBCO薄膜具有良好的超导性能。760℃和770℃附近制备的样品的临界超导转变温度Tc分别为90K和89K,说明760℃附近的较低温区更适合YBCO薄膜的外延生长。760℃附近生长的薄膜在77K自场下的临界电流密度Jc可达到3MA/cm2。文中进一步对存在两个外延温区间的现象进行了讨论,其机制可能来源于自发形核与诱导外延生长之间的相互竞争。     

沉积温度对YBCO薄膜取向的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在SrTiO3(100)单晶衬底上制备YBCO薄膜,用X射线对薄膜的取向和织构进行表征,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行观察.实验主要研究了衬底温度对薄膜外延取向的影响,结果表明在770℃温度下制备的YBCO有较多的a轴晶粒生成,在800℃温度下制备的YBCO是纯的c轴取向,且平均面内φ扫描半高宽(FWHM)为1.2°,超导转变宽度(△Tc)为0.9K.     

REBaCuO单畴超导块的研究与进展

研究了YBCO单畴超导块的结晶形貌、取向、临界电流密度和磁悬浮力之间的关系.测量了不同直径超导块的磁浮力,大直径材料显示出更好的性能.对1200块30mm直径单畴超导块的性能进行了统计,80%以上样品的磁浮力密度超过10N/cm2,标志着批量化工艺已经建立.40～50mm直径单畴超导块也已能小批量的制备,最高性能达到16.8N/cm2.研究了超导块的俘获场特性.25mm直径的GdBaCuO单畴超导材料也被制备,Tc约94K,不可逆磁场超过4T.     

化学溶液沉积法制备YBCO薄膜的快速分解工艺研究

文中对化学溶液沉积法快速制备YBCO薄膜的工艺进行了探索。通过对分解工艺的优化,成功将薄膜的干燥分解时间缩短到1小时以内,而传统工艺则需要10小时以上的处理时间。以快速分解工艺成相的YBCO薄膜的X射线衍射、扫面电镜和物性测量结果表明薄膜具有良好的c轴外延织构,表面微观形貌平整致密,临界超导转变温度(Tc)为92K。     

Fe0.5Cu0.5BaSrYCu2Oy化合物的结构和超导电性研究

实验采用常压和高压分别制备出含铁的FexCu1-xBaSrYCu2Oy（x= 0～1）系列化合物，本文主要研究x=0.5时样品的结构和超导电性.测量结果显示，高压合成的样品均具有超导电性，对于x=0.5的样品超导转变温度Tc(onset)～57K， Tc(0)～40K，而常压合成的样品当Fe含量x>0.3时均不超导.为此，我们利用透射电子显微镜（TEM）研究了该体系的微观结构特性，并通过电子能量损失谱(EELS)揭示出高压合成导致样品中载流子浓度明显高于常压样品，证明样品制备过程中高压有利于超导电性的形成.同时对高压样品中的缺陷和局域晶体结构畸变进行了深入分析.     

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.     

高Tc超导材料YBCO临界温度测量方法

本文讨论了高温超导材料临界温度的测量原理和方法,采用动态法测量了钇钡铜氧(YBCO)超导体材料的电阻—温度特性,文中给出了测量结果并对其进行了讨论分析。     

对靶溅射技术制备的La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜中Tc的降低

本文用对靶溅射技术制备了La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜.与YBCO单层薄膜相比,由于超导/铁磁系统中的磁性邻近效应,三层薄膜表现出较低的超导转变温度.薄膜的R～T测量曲线显示出超磁阻(CMR)效应和超导转变,预示着超导和铁磁特性共存于LCMO/YBCO/LCMO三文治结构.     

Trajectory-property relationships in MOD-derived YBCO films

A study of the physical and chemical changes during processing in MOD-derived YBCO films was performed. Fully processed films were 70–85% of theoretical density. The sintering rate increased substantially in the compositional range F/Ba = 1.8–1.5. The activation energy for sintering decreased above a P(H₂O) dependent threshold temperature. XRD indicated this temperature/composition threshold also corresponded to YBCO nucleation, suggesting ex situ YBCO forms in contact with a melt. The ramp rate and P(H₂O) were used to control F/Ba trajectories, which were correlated to performance. The nucleation of YBCO was strongly dependent on processing conditions. Nucleation temperature was varied by at least 60 °C in the study. The optimal YBCO nucleation temperature in the 300–800 nm films was around 725 °C. a-axis grains dominated the microstructures of films where YBCO nucleated at <700 °C. Large second phases, but no a-axis grains, were found when the nucleation temperature was >750 °C.     

Strong flux pinning enhancement in YBa2Cu3O7-x films by embedded BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles

YBa2Cu3O7-x (YBCO) films with embedded BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles were fabricated by metalorganic deposition using trifluoroacetates (TFA-MOD). Both X-ray diffraction and transmission electron microscopy revealed that these BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles had random orientations and were distributed stochastically in the YBCO matrix. The unique combined microstructure enhances the critical current density (Jc) of the BaZrO3/BaTiO3 doped-YBCO films, while keeping the critical transition temperature (Tc) close to that in the pure YBCO films. These results indicate that BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles provide strong flux pinning in YBCO films.     

Fabrication of YBCO／YSZ and YBCO／MgO thick films using electrophoretic deposition with top-seeded melt growth process

Superconducting thick films were grown on single crystals MgO and YSZ by electrophoretic deposition with Y_2BaCuO_5(Y211) addition. YBCO thick films were then accomplished by sintering the precursor films above the peritectic temperature. Single crystals of MgO (3×3×0.5 mm^3) were used as top-seed to control crystal structure of the thick films. As shown by scanning electron microscopy, the morphologies of YBCO/YSZ and YBCO/MgO thick films are spherulitic texture and platelet type. The critical temperature is ～89 K for the YBCO/YSZ thick film; the onset transition temperature is 86.4 K and the transition width is ～3 K for YBCO/MgO thick film. The critical current densities (as determined by Bean model) are, in A/cm^2, 3870 (77 K) for YBCO/YSZ thick films and 2399 (77 K) for YBCO/MgO thick films, which are comparable to the best J_c reported of the thick films prepared by the same method.     

低温下YBCO磁弛豫特性研究

通过建立磁通线的量子隧穿模型,并结合热激活磁通运动下的理论结果,本文对0～30 K范围内高温超导体YBCO的磁弛豫现象进行了研究,得出了在该温度范围内量子隧穿效应和热激活磁通运动混合共存的重要结论.     

YBCO线圈在低温下的温度仿真分析

近几年,高温超导线材的制造技术已日趋成熟。作为第二代高温超导带材的代表,YBCO在低温下具有的优点使其在超导磁体领域的应用越来越突出。但是在高温超导磁体的运行中会因为受到扰动而失超。为了探讨这个问题,模拟了一个磁体在低温下(20K左右)有加热点扰动时的稳定性情况,即对YBCO线圈在低温下的工作情况进行了模拟仿真。文中根据实验设计的YBCO单饼线圈参数,利用热传导方程和基本电路方程,采用有限元计算方法,模拟出线圈内部的温度分布。分析仿真结果可以为后续实验设计提供参考。     

柠檬酸盐热分解法制备纳米YBCO超导粉末

利用硝酸盐为起始原料,硝酸为氧化物,柠檬酸为络合剂和燃料,氨水为酸碱中和剂,制备了稳定的柠檬酸盐络合物。柠檬酸盐络合物经高温燃烧分解,获得了YBCO粉体。粉体在960℃氧气条件下退火8小时后压制成块再在960℃氧气条件下退火7小时。利用X-射线对块体进行物相分析,利用标准四接线柱法对块体进行R-T分析,结果发现有比较纯的相,根据Scherrer公式计算得到样品的平均晶粒尺寸约为18nm,起始转变温度约为84.9K,表现出良好的超导电性,并且我们从理论上预言了整个化学反应过程的机理,得出结论:反应物中的柠檬酸与金属阳离子的物质的量之比应不低于0.722。实验结果与理论分析完全一致。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜制备工艺对体系结构和性能的影响研究

采用起始原料无氟的工艺和含氟的Ba-TFA工艺制备YBa2Cu3O7-δ(YBCO)前驱体溶胶,在LAO(001)基板上制得YBCO凝胶膜,热处理后都可以获得表面光滑、无裂缝的YBCO薄膜。薄膜的性能利用X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)以及光电子谱(XPS)等手段进行测试,结果表明:无氟工艺制备的薄膜由于热处理过程中生成了BaCO3相而严重地影响到薄膜的超导性能,而Ba-TFA法所获得的薄膜则表现出了良好外延生长,临界转变温度Tc=89K,转变温度宽度△Tc<1 K,临界电流密度Jc=2.8MA/cm2。