超导转变温度(Tc)测量的实验

一、引言一些物质在温度低于某一值(T_c)时,其电阻率突然转变为零.这种状态称作超导状态,这类物质称为超导体。T_c 称作超导体的转变温度.不同的超导材料,其转变温度也不同.因而,超导体的转变温度(T_c)是超导材料最基本、最重要的物理参数之一,其它物理量无不与此相关.精确测量超导体的 T_c值已成为超导电性研究中必备的手段.为了培养高水平的接触近代科学前沿的硕士和博士人才,我们连续三年对固体物理、实验物理和低能核物理等专业的研究生开设了超导转变温度(T_c)测量的实验.结果表明,同学们不仅能完成实验要求,掌握实验技     

欧姆加热共蒸Y—Ba—Cu—O薄膜的金属—非金属转变及其对超导电性的影响

利用欧姆加热三元共蒸的方法制备了 Y-Ba-Cu-O 薄膜.研究了组分、热处理温度和降温速度诱导的金属-半导体转变及其对超导电性的影响.在这些研究的基础上,第一次利用欧姆加热三元共蒸方法获得了零电阻温度超过液氮温度的 Y-Ba-Cu-O 超导薄膜.其起始超导 T_c为98K,零电阻超导 T_c 为78.6K,中点超导 T_c 为84K,△T_c 为12K.     

YBa_(2-x)Sr_xCu_3O_(7-δ)系统的超导电性与结构的关联

本文系统地研究了YBa_(2-x)Sr_xCu_3O_(7-σ)中超导电性与物相以及结构变化之间的关系。发现当0相似文献   

高T_c A-15超导化合物的物理冶金

在现有的各类超导体中,A-15化合物具有最高的超导转变温度T_c,近年来,人们对此类超导体主要在以下几方面开展研究工作。1.从理论上探讨A-与超导化合物具有高T_c的物理机制,推测T_c可能有的最高值;2.总结经验规律,通过适当外推,估计T_c可能有的最高值;3.研究T_c与组织结构之间的关系,探明影响T_c的因素;4.研究进一步提高T_c的途径和使T_c在18K以上的化合物成为可供工程应用的超导材料。     

13MeV质子对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O超导薄膜的低温辐照效应

用不同通量的13 MeV 质子束照射了 Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O 超导薄膜,引起了电阻率ρ、T_c、T_(offset)(超导电阻完全转变的温度)和转变宽度△T_c 的明显变化.在照射通量≤2.8 ×10~(15)H~+/cm~2下,T_c 和 △T_c 没有变化,而ρ随通量的增加而超线性地增加,在通量为1.3×10~(17)H~+/cm~2时,T_(offset)和 △T_c 发生急剧的变化,这意味着超导晶粒间的相耦合被完全破坏了.被最大照射通量2.5×10~(17)H+/cm~2照射过的薄膜经室温退火后,T_(offset)和△T_c,几乎完全恢复了,但ρ仍然没有变化.     

非晶态超导体的转变温度T_c与原子质量的关系

本文探讨非晶态超导体的T_c与原子质量M之间的关系,发现在具有相同价电子数的同族元素中,超导T_c与原子质量的立方根成反比,即T_c∝l/M~(1/3)。讨论了晶态超导体的T_c问题,其中包括高T_c氧化物超导体。     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

高频溅射法制备Bi—Sr—Ca—Cu—O超导薄膜

以单晶 YSZ、YAG 为衬底,用高频溅射法制备了 Bi-Sr-Ca-Cu-O 超导薄膜,膜厚为0.5—1μm,其中两个样品的超导性能为 T_c(onset)=92K,T_c(mid)=78K,T_(ce)=42K 和T_c(onset)=95K,T_c(mid)=78K,T_(ce)=36.5K,经分析,后者的组成近似地为Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x.对靶组分、溅射和热处理条件与生成的膜成分、物相、形貌以及超导电性的关系做了讨论.     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

超导T_c公式泛函导数研究

本文得到若干T_c公式之泛函导数表达式,指出所计算的八种超导材料(δT_c/δα~2F)-ω曲线的特点,进而讨论了这些T_c公式的局限性等问题.     

金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_(33)Zr_(67)的超导电性

本文研究了金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_(33)Zr_(67)的超导电性.测量了超导转变温度T_c、上临界磁场H_c_2和其它重要物理量.结果分析表明:这些金属玻璃属于弱耦合超导体.随着Ni含量增多,T_c提高.由(dH_c_2/dT)_(T_c)的测量得到费米面上电子态密度N(0).Varma-Dynes参数δ粗略地是常数.较高的N(0)相应于较高的T_c.N(0)是支配超导行为的基本参量.     

用低温扫描电子显微镜观察 YBaCuO 超导薄膜的临界电流密度 J_c 的分布

利用低温扫描电子显微镜(LTSEM),我们对高温超导 YBaCuO 外延膜的临界电流密度J_c 和临界温度 T_c 的分布进行了观察.低温扫描电镜是目前可以观察超导薄膜中 J_c、T_c 分布情况的仪器,本文详细说明了利用 LTSEM 来观察超导薄膜 J_c、T_c 分布情况的原理,以及如何将 SEM 改装为 LTSEM.实验结果表明 YBaCuO 外延膜表面临界电流密度 J_c 和临界温度 T_c 的分布是不均匀的,但其不均匀性比多晶膜小得多,而且其分布情况与膜的表面形貌有关.     

YBa_2Cu_(1-x)Co_x(Cu_(1-y)Zn_y)_2O_z体系的Co,Zn共同掺杂效应

本文报道通过对YBa_2Cu_(1-x)Co_x(Cu_(1-y)Zn_y)_2O_x(0≤x,y≤0.1)体系晶体结构、氧含量、正常态电阻-温度关系、Hall效应以及超导临界温度等的综合测量,发现随着Co和Zn含量的增加,体系经历了从正交结构的超导金属向四方结构的非超导半导体的转变,超导临界温度T_c和载流子浓度n_h均迅速下降,Co和Zn的同时掺杂效应不是两者分别掺杂效应的简单叠加,而是存在着强烈的相关性。实验结果表明,Cu-O链与Cu-O平面之间的相互耦合对体系的电子输运性质和超导电性有着重大影响。还对载流子特性以及T_c与n_h之间的关系作了初步探讨。     

欧姆加热共蒸镀法制备的Y-Ba-Cu-O薄膜的超导电性及其各向异性

我们利用欧姆加热共蒸发的方法首次制备出了一块超导薄膜。目前的结果是:起始超导转变温度为95K;零电阻温度为78.6K;转变宽度为12K(正常电阻的10%到90%).对几种物理量,如室温电阻及超导转变温度 T_c 表明,样品是各向异性的.电阻温度曲线表明,在超导转变温度 T_c 以上存在一个电阻极小值点,这可能与电子局域化及氧原子的迁移有关.     

非晶态合金La_(72)Si_(28)晶化过程中生成的新亚稳超导相

本文报道了在非晶态合金La_(72)Si_(28)晶化过程中生成新亚稳超导相的实验结果。非晶态合金La_(72)Si_(28)是用液态急冷法制备的,该合金经250℃,30min热处理后,得到了一个新的亚稳超导相,该相具有正交结构,其晶格参数为a=9.121,b=6.821,c=3.833,超导临界温度T_c为3.02K,高于目前已知的La-Si系超导相的T_c值。     

欧姆加热共蒸镀法制备的Y-Ba-Cu-O薄膜的超导电性及其各向异性

我们利用欧姆加热共蒸发的方法首次制备出了一块超导薄膜。目前的结果是:起始超导转变温度为95K;零电阻温度为78.6K;转变宽度为12K(正常电阻的10%到90%).对几种物理量,如室温电阻及超导转变温度 T_c 表明,样品是各向异性的.电阻温度曲线表明,在超导转变温度 T_c 以上存在一个电阻极小值点,这可能与电子局域化及氧原子的迁移有关.     

YBa2—xSrxCu3O7—δ的中子衍射研究

制备了 YBa_(2-x)Sr_xCu_3O_(7-δ)(x=0.00,0.299)样品,测量了其超导转变温度 T_c,用 Sr 代替部分 Ba 之后,T_c 值下降了.用中子衍射方法测定了其晶体结构,得到了氧的欠缺值δ.从本实验的情况对 T_c 值下降的原因进行了初步的讨论.     

铋系氧化物高温超导相晶格软化研究

本文报道了在液氮温区以上铋系高 T_c 超导相变温穆斯堡尔谱的实验结果.穆斯堡尔无反冲因子随温度变化表明,在超导转变温度 T_c 以上,铋系高 T_c 相的 Cu-O 层中出现了明显的晶格软化现象,这种与晶格软化相联系的结构不稳定行为可认为是超导转变的前驱效应.在 Cu-O 层上发生的品格软化的特殊性质,对超导电性的影响不能忽略.     

R_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O(7-δ)超导T_c与稀土离子半径的关系

实验研究了R_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)系列的超导T_c和正常态电阻率,其中R=Nd,Dy,Tm,Yb和Lu。实验结果表明,Pr的部分替代导致超导T_c的抑制,其T_c抑制速率、临界Pr浓度X_(cr)和正常态电阻率与R三价离子半径之间有着密切相关。这个离子尺寸效应的起因可能与PrBa_2Cu_3O(7-δ)晶胞团的形成有关。     

三元非晶态Zr_(76)Cu_(14)Ni_(10)低温高压下的超导性

用液相高速淬火技术制备了三元Zr_(76)Cu_(14)Ni_(10)非晶态合金.进行了不同压力下电阻与温度之间关系试验;进行了在卸除高压(10kbar)后样品电阻与温度之间关系的试验.结果表明:常压下非晶态超导转变温度T_c为3.32K.转变宽度△T_c为0.05K.随着压力从1ba→7.3kbar→10kbar递增,T_c相应从3.32K→3.39K→3.42K递增,而△T_c基本不变.超导前的剩余电阻却随压力增加而逐渐下降.168小时后卸除高压(10kbar),此时观察到样品的T_c是可逆的,而剩余电阻是不可逆的.