MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB₂超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B₂H₆流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB₂超薄膜样品,并研究了超导转变温度T_c、剩余电阻率ρ_(42K)、上临界磁场H_c2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,T_c(0)降低,ρ_(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜,T_c(0) =32.8 K,ρ_(42K) =118 μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜最高的T_c值;对于厚度为10 nm的MgB₂膜,T_c(0)=35.5 K,ρ_(42K)=17.7 μΩcm,上临界磁场μ₀H_c2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度J_c=1.0×10⁷ A/cm²,是迄今为止10 nm厚MgB₂超薄膜的最高J_c值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB₂超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景. 关键词： 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 薄膜生长 氢气流量 混合物理化学气相沉积     

插层FeSe高温超导体的高压研究进展

通过对FeSe进行化学插层可以将其超导转变温度（T_c）从约8 K提高到40 K以上,实现高温超导电性.最近,我们对两种插层FeSe高温超导材料（Li_0.84Fe_0.16）OHFe_0.98Se和Li_0.36（NH₃）_yFe₂Se₂开展了高压调控研究,发现压力会首先抑制高温超导相（称为SC-I相）,然后在临界压力P_c以上诱导出第二个高温超导相（称为SC-Ⅱ相）,呈现出双拱形T-P超导相图.这两个体系的P_c分别约为5和2 GPa,两个体系SC-Ⅱ相的最高T_c分别可以达到约52和55 K,比相应SC-I相的初始T_c提高了10 K.对（Li_0.84Fe_0.16）OHFe_0.98Se的正常态电输运性质分析表明,SC-I和SC-Ⅱ相的正常态分别具有费米液体和非费米液体行为,意味着这两个超导相可能存在显著差异.此外,还发现这两个体系的SC-Ⅱ相的T_c与霍尔系数倒数1/R_H（∝载流子浓度n_e）具有很好的线性依赖关系.对（Li_0.84Fe_0.16）OHFe_0.98Se的高压X射线衍射测量排除了其在10 GPa以内发生结构相变的可能,因此P_c以上SC-Ⅱ相的出现和载流子浓度的增加很可能起源于压力导致的费米面重构.     

新型锕填充硼碳笼型化合物的超导电性

Ac元素作为锕系第一号元素,AcH₁₀的超导转变温度(T_c)达到251 K,是潜在的室温超导体。XB₃C₃(X表示不同的金属掺杂元素)是新发现的sp³笼型化合物,同时具有强共价特性和超导特性,是潜在的高温超导材料。采用第一性原理密度泛函理论,探索以XB₃C₃、XB₂C₄和XB₄C₂笼型结构为原型、引入Ac元素掺杂的AcB₃C₃、AcB₂C₄和AcB₄C₂的晶体结构、晶格动力学、电子性质和超导特性。研究发现:AcB₂C₄在0～200 GPa区间内难以合成;常压下AcB₃C₃表现为间接带隙半导体,带隙宽度约为1.154 eV。根据力学稳...     

Li2C2中电声耦合及超导电性的第一性原理计算研究

通过第一性原理密度泛函和超导Eliashberg理论计算, 我们研究了Li₂C₂在Cmcm相的电子结构和电声耦合特性, 预言这种材料在常压和5GPa下是由电声耦合导致的转变温度分别为13.2 K 和9.8 K的超导体, 为实验上探索包含一维碳原子链的材料中是否可能存在超导电性、发现新的超导体提供了理论依据. 如果理论所预言的Li₂C₂超导电性得到实验的证实, 这将是锂碳化物中转变温度最高的超导体, 高于实验观测到的LiC₂的1.9 K和理论预言的单层LiC₆的8.1 K超导转变温度.     

聚合型硼氢化物(BH3)n(n=1-3)的几何结构与光谱的研究

采用不同方法B3P86,B3LYP,MP2和LSDA,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,对聚合型硼氢化物(BH₃)_n(n=1-3)分子的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T),结合能(E_BT),平均结合能(E_av),电离势(E_IP),能隙(E_g),费米能级(E_F)等.结果表明:采用密度泛函DFT中的方法B3P86计算的能量最低,结构参数更接近文献值;三种硼氢化物分子基态都为1重态,电子态分别为¹A',¹A和¹A; BH₃分子的最稳定几何构型为平面三角形结构;B₂H₆为对称性乙烯式D_2h立体结构,H-B之间生成氢桥式三中心双电子键;B₃H₉为C_3ν立体结构,也生成氢桥式三中心双电子键,但三个氢桥三中心双电子键彼此隔离.最后分析了三种氢化物的红外和拉曼光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等特性,说明(BH₃)_n(n=1-3)三分子中B₂H₆最稳定,H-B桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大. 关键词： 聚合型硼氢化物 几何构型 光谱     

高温超导薄膜中的涨落超导电性及其维度

对RBa₂Cu₃O_7-δ(R=Y,Gd)超导薄膜电阻温度关系的仔细测量,观察到在T_c附近有相当强的超导涨落现象,研究发现,多晶和外延的YBa₂Cu₃O_7-δ薄膜在T_c以上均呈现出2D涨落超导电性;而当温度趋向于T_c时,有—2D向3D的转变发生,这与Lawrence-Doniach理论很好地相符,实验中还发现,一 关键词：     

金属氢高温超导电性

本文利用晶体的平均电子半径r_s、离子质量M和声速v_j等较少参量表示Z价金属的有效声子谱α²F(ω)、电声子耦合常数λ和谱面积λ/2〈ω〉,并用Dynes的T_c公式,求得了金属氢、铅和铌的超导临界温度。计算表明,在零压下金属氢的λ=2.55,T_c=162K。 关键词：     

CeCu2Si2和UBe13的超导理论(Ⅱ)——热力学量的计算

根据文献[1]中给出的模型和能隙方程,计算了超导态的热力学临界磁场,T_c处的比热跃变以及T_c以下的比热行为。结果表明:有关热力学量的临界值与实验结果定性相符;T_c以下的比热行为在整个温区与CeCu₂Si₂和UBe₁₃的实验结果符合。 关键词：     

高压下氢基高温超导体研究的新进展

富氢材料被认为是室温超导体的最佳候选体系,是物理学、材料科学等多学科的热点研究领域之一。理论和实验研究发现的新型共价氢化物H3S和笼状氢化物LaH10的超导转变温度(T_c)均超过200 K,进一步推动了对富氢化合物超导电性的探索。最近,通过高压实验合成的碳质硫氢化物在288 K的室温下实现了零电阻,让人们看到了室温超导的曙光。本文结合课题组在此领域的主要成果,介绍了3类典型富氢化合物的结构及超导特性,包括近期首次在层状氢化物中发现的具有类五角石墨烯结构的富氢超导体HfH₁₀,其超导转变温度高达213~234 K。     

A—15型化合物的超导性经验规律

本文给出一张既能考虑A-15结构型变,又能描述A-15型化合物T_c(超导临界温度)变化规律的图。从而预言:所述A-15系列中大概不会存在T_c很高(>25K)的化合物;铌系列中Nb₃Ge的T_c可能是最高的;钒系列中T_c可望还能提高(>17.1K),V₃Ge可望提高到12K以上。检查Nb₃Si,得不到Geller那样的乐观估计,并认为:以新工艺得到的A-15相Nb₃Si,是以牺牲正当化学配比或改变正常原子体积为代价而获得的非理想结构。从T_c与半径比关系及理想A-15结构对半径比的要求来看,笔者认为文献上关于Nb₃Si在有较高T_c(>23K)的种种预言,都是缺乏充分依据而不足置信的。 关键词：     

压力对有机半导体均苯四甲酸晶体结构转变和电子性质的影响

研究高压条件下均苯四甲酸(C₁₀H₆O₈)材料的结构和性质对探索有机半导体材料的应用有积极意义.基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,开展了0-300 GPa压强下C₁₀H₆O₈晶体的结构、电子和光学性质的研究.晶格常数在压强20 GPa和150 GPa下出现了明显跳变,且原子之间随着压强变化反复地出现成键/断键现象,表明压强可诱导晶体结构变化.电子结构的性质表明,0 GPa的C₁₀H₆O₈晶体是带隙为3.1 eV的直接带隙半导体,而压强增加到150 GPa时,带隙突变为0 eV,表明了晶体由半导体转变为导体.当压强为160 GPa时,晶体又变成了能隙约为1eV的间接带隙半导体,这可能是费米能级附近仅受O-2p轨道电子影响所导致.通过对C₁₀H₆O₈晶体介电函数的分析,再次验证了晶体在150 GPa时发生了结构相变.同时...     

准分子激光扫描消融淀积大尺寸超导薄膜

利用我们设计的一套光学变换传输系统实现了激光束在超导靶上一定范围内扫描消融来淀积高T_c超导薄膜。实验表明用这种激光扫描消融方法可使大尺寸超导薄膜的厚度均匀性得到较大的改善。我们采用激光扫描半径为9mm在12mm×33mm的Y-ZrO₂基片上淀积出零电阻温度T_c≥90K,临界电流密度J_c(零磁场,77K)≥1×10⁶A/cm²,薄膜c轴择优取向,厚度均匀性较好的YBa _关键词：     

内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Ni@C₂₀H₂₀的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C₂₀H₂₀的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明：Ni原子位于C₂₀H₂₀中心时,和C原子之间几乎没有相互作用,保持自己的孤立状态.电磁分析表明：原子磁矩为2关键词： 20H₂₀')" href="#">C₂₀H₂₀ 20H₂₀')" href="#">Ni@C₂₀H₂₀ 几何结构 成键 电磁性质 密度泛函理论     

高压下ErNi2B2C弹性性质、电子结构和热力学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论中的赝势平面波方法研究了高压下超导材料 ErNi₂B₂C 的弹性性质、电子结构和热力学性质.分析表明, 弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量和弹性各向异性因子的外压力效应明显. 电子态密度(DOS)的计算结果显示, 在费米能级(E_F)处的 DOS 峰随外界压强的增大显著降低, 由于 ErNi₂B₂C 相对较高的超导温度(T_c)起因于E_F处的 DOS 峰, 因此推测压强增大可能会降低 ErNi₂B₂C 的 T_c.类似的现象在超导材料 MgB₂和 SrAlSi 中已被发现.此外, 基于准谐德拜模型, 对 ErNi₂B₂C 在高温高压下的热力学性质的研究表明, 在一定范围内, 温度和压强将对其热膨胀系数和热容产生明显的影响. 关键词： 高压 弹性性质 电子结构 热力学性质     

多声子强耦合超导理论

本文提出了多声子过程的强耦合超导理论,给出了能隙方程和T_c公式。结果发现,考虑电子多声子过程,高频声子对提高T_c有重要作用,单胞中对超导贡献的简并度数大,也有利于高T_c的出现。 关键词：     

Al掺杂对合金Mg1-xTix及其氢化物稳定性的影响

用密度泛函理论,研究了Al对合金Mg_1-xTi_x及其氢化物稳定性和电子结构的影响. 通过计算不同掺杂浓度的Mg-Ti-Al合金的形成焓,发现当Al和Ti的浓度之比为1:1时, 合金结构最稳定,有利于氢的可逆吸收;而掺杂体系的氢化物稳定性降低, 可提高放氢性能.通过对态密度,电子密度和键长的分析, 表明Al改善Mg-Ti系统的放氢性能的原因是掺杂后减少了低能级区成键态的电子以及减弱了Mg-H, Ti-H原子间的相互作用. 关键词： 1-xTi_xH₂储氢材料')" href="#">Mg_1-xTi_xH₂储氢材料 赝势平面波 电子结构 稳定性     

Emergence of High-Temperature Superconducting Phase in Pressurized La3Ni2O7 Crystals

The recent report of pressure-induced structural transition and signature of superconductivity with T_c≈80 K above 14 GPa in La₃Ni₂O₇ crystals has garnered considerable attention.To further elaborate this discovery,we carried out comprehensive resistance measurements on La₃Ni₂O₇ crystals grown in an optical-image floating zone furnace under oxygen pressure(15 bar) using a diamond anvil cell(DAC) and cubic anvil cell(CAC)...     

Li-Y-H三元氢化物的结构和稳定性研究

本文基于粒子群优化算法的结构预测方法结合第一性原理计算,研究了LiYH₄,Li₂YH₅和Li₃YH₆在0—300 GPa压力范围内的晶体结构、电子结构、热力学和动力学稳定性.研究结果表明LiYH₄-P4/nmm,Li₂YH₅-I4/mmm和Li₃YH₆-P4/nmm结构可分别在169—221 GPa,141—300 GPa和166—300 GPa压力范围内由LiH和YH₃按一定配比加压合成.富氢化合物的超导电性研究成为近年来高温超导体研究领域的热点,该研究结果有希望为Li-Y-H三元体系氢化物的超导电性研究及实验合成提供数据支撑.     

碳含量对Y-Ni-B-C超导相的形成与临界温度的影响

报道ThCr₂Si₂型结构的四元金属间化合物Y₂Ni₂B₂C_x的形成与超导电性.当碳配比含量x=0.9—1.2时,电弧熔炼的合金结晶为较好的YNi₂B₂C单相.当x＜0.8或x＞1.2时,合金中虽仍以YNi₂B₂C为主相,但杂相明显增加.超导转变温度T_c随碳含量增加明显分为两个台阶.x≤0.8时,T_c约为12.5K;x≥0.9时,T_c约为15K. 关键词：     

Ti-Al金属间化合物结构与性质的第一性原理模拟

采用软件CASTEP模拟Ti-Al金属间化合物的晶体结构、力学性质和电子性质.分析在0 K、0 GPa时,Ti-Al存在的四种热力学稳定结构：TiAl₃、TiAl₂、TiAl、Ti₃Al,发现TiAl₃、TiAl₂、TiAl可以看作由Al的面心立方结构衍化而来,而Ti₃Al的结构与Ti相似,为密排六方结构.随着Ti摩尔分数的增加,TiAl₃、TiAl₂、TiAl、Ti₃Al的体模量相当,剪切模量和Vickers硬度逐渐减小;Pugh比k值也逐渐减小,表示韧性逐渐变好.最后对态密度、Mulliken布居分析等进行模拟,发现这四种结构Ti-Al键都具有金属性、共价性及弱的离子性.