高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Y-123/Cax体系的超导输运特性研究

本系统地研究了Y-123高温超导体Ca掺杂样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0,0．1,0．2,0.3)和Y-123／Cax(x=0．1,0．2,0．3)样品的超导特性,对样品的临界温度Tc及输运特性进行了对比分析．实验发现：随着Ca含量增加两组样品的Tc有不同程度的递减,样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的Tc随Ca含量增加的变化规律正好与样品Y-123／Cax相反．Ca元素的加入使两组样品临界电流都有明显提高,但在Y-123／Ca,中表现得更为明显,并且受磁场的影响更小．实验中还发现,Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的I-V曲线存在负磁阻区,而在Y-123／Cax中却没有发现．     

纳米ZrO2掺杂对烧结DyBaCuO块材微观结构及其超导电性的影响

研究了纳米ZrO2掺杂及其掺杂浓度对烧结DyBa2Cu3Oy超导体的转变温度Tc和临界电流Ic在零磁场和磁场中的行为,在磁场中发现掺杂样品的临界电流密度明显高于纯DyBaCuO样品.这种磁场行为可能与掺杂样品粒子分布更加均匀,富纳米粒子区明显增加,从而形成有效钉扎中心有关.     

Ca掺杂对YBa2Cu3O7-δ超导块材性能影响的研究

用固相反应法制备了掺杂 Ca和不掺杂 Ca的 Y1 - x Cax Ba2 Cu3O7-δ超导块材。主要研究了 Ca掺杂对 Y1 - xCax Ba2 Cu3O7-δ(x≤ 0 .3)超导体性能的影响 ,采用标准四引线法测量了样品的 R - T和 I - V曲线。实验结果表明 :在YBCO超导体中掺杂适量的 Ca后临界温度 TC有所下降 ,样品的临界电流 IC有所增加 ,弱磁场下的 IC- H曲线下降幅度很平稳 ,这表明适量的 Ca掺杂有利于改善 YBCO超导体的临界电流性能     

Y_(0.5)Gd_(0.5)Ba_2Cu_3O_(7-δ)体系中通氧时间对超导转变温度的影响

研究了高温氧化物超导体Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度及超导转变温区的影响。Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ样品是按相等摩尔数的Gd与Y元素配比,采用传统的固相反应法烧结而成的多晶块材。实验结果显示:Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ烧结样品与YBa2Cu3O7-δ烧结样品均具有很好的单相性,在一定的通氧条件下其超导临界转变温度TC与超导初始转变温度TCO值相对YBa2Cu3O7-δ烧结样品有提高。文中对此结果进行了讨论。     

Ca掺杂氧化物超导体正常态电阻反常及其磁输运行为

本文研究了对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ进行Ca掺杂后样品的输运特性．实验中发现：随Ca含量增加，样品正常态电阻随之下降．出现反常电阻现象原因可能是Ca替代Y位，导致体系载流子浓度发生变化，从而使得晶界附近的电子能带结构发生改变．另外；低温下的样品伏安特性在外磁场下出现反常，动态电阻dV／dI随磁场增加而下降．有关该现象的物理机制有待于进一步研究．     

Y(Ba_(1-x)Gd_x)_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

多晶样品Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ(YBGCO)(x=0.0,0.02,0.03,0.05,0.08,0.10)是由标准固相反应法制备获得。XRD的Rietveld精修显示,Gd成功地部分替代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)晶胞中的Ba位。实验结果表明,对于某一固定磁场Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ的临界电流密度(Jc)在x=0.05有最大值。此外,尽管YBGCO的超导温度(Tc)明显地单调下降,但微量的Gd掺杂导致磁场中YBGCO的Jc的提高。Jc随着Gd掺杂量不同而变化的特征行为可以认为,是由Gd掺杂引起的两种不同的效果竞争共同作用造成的,即纳米尺度范围内空间分布不均匀性和超导性的变化。     

Ca掺杂氧化物超导体正常态电阻反常及其磁输运行为

本文研究了对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ进行Ca掺杂后样品的输运特性.实验中发现:随Ca含量增加,样品正常态电阻随之下降.出现反常电阻现象原因可能是Ca替代Y位,导致体系载流子浓度发生变化,从而使得晶界附近的电子能带结构发生改变.另外;低温下的样品伏安特性在外磁场下出现反常,动态电阻dV/dI随磁场增加而下降.有关该现象的物理机制有待于进一步研究.     

单晶GdBa2Cu3O6＋δ顺磁性和超导性的研究

掺杂有顺磁性稀土元素离子的高温超导体的磁滞回线因包含有顺磁的贡献而变宽，使根据Bean模型得到的临界电流密度偏离了其真实的值．本文对描述其中顺磁性磁化强度贡献的扩展Brillouin函数进行了修正，并将该种描述方法应用于单晶GdBa2Cu3O6＋δ样品．外场低于临界场HC1时，顺磁性对总的磁化强度没有贡献；外场高于HC1的磁场下，磁场增加和磁场降低时顺磁性的磁化贡献并不相等．由此验证了在GdBa2Cu3O6＋δ的晶体结构中，超导电流沿Cu-O面流动，对位于两层Cu-O面间的顺磁性离子产生屏蔽作用．GdBa2Cu3O6＋δ中超导性和顺磁性相互独立共存，超导性通过电流的屏蔽作用间接的影响了顺磁性的贡献．     

YBCO中钙掺杂对CuO_2面空穴浓度的影响

本文通过固相反应法制备了(Y1-xCax)Ba2Cu3O7-δ(x=0,0.06,0.12)多晶样品并在流动氧气下退火,研究了Ca掺杂对超导体CuO2面空穴浓度的影响.热重分析结果显示,相同退火条件下Ca2+/Y3+替代所引入的空穴不会被氧含量的降低所完全补偿.热电势测量数据显示,低温退火就可使未掺杂样品处于"临界掺杂浓度",而低剂量Ca掺杂则有可能降低CuO2面的空穴浓度.观察发现无论是否掺Ca样品的p(δ)函数都呈非线性关系,可能来源于CuO1-δ链的有序性.计算显示Ca2+/Y3+替代可能降低材料的超导性能.     

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。     

Eu替代浓度对Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ体系电子结构和超导电性的影响

利用正电子湮没和X-射线衍射技术,对Eu替代Y位的Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0)超导体系进行了系统研究,分析了体系的电子结构和正电子寿命参数的变化特征.给出了超导转变温度Tc与Eu替代浓度x之关联.结果表明:所有Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ样品均保持与YBa2Cu3O7-δ(Y-123)样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命τm随Eu替代浓度x的增加而增加,反映了Eu替代Y位引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布及Cu-O面的层间耦合.     

Y1-xRxBa2Cu3O7—δ体系（R=Eu、Gd）的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ（R=Eu、Gd）两个系列样品的超导电性研究结果．首先，发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加，Y1-x]EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大．但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构；正电子平均寿命实验结果表明Cu—O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小．说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不汉改变了Y位的电子密度．同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布；超导转变温度Tc随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加，反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构．但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合：Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关，而与掺杂离子的半径有关．     

Zn掺杂的YBa2(Cu1-xZnx)3O7-δ(x=0, 0.01, 0.02)体系的反常霍尔效应

利用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴取向的高质量YBa2(Cu1-xZn)3O7-δ(x=0, 0.01, 0.02)外延薄膜.超导临界温度随Zn掺杂量增加而较快地下降,与单晶样品的结果相符.在强磁场下的输运测量发现YBa2(Cu1-xZn)3O7-δ系列样品在Tc附近均出现反常的Hall电阻率符号反向,但其Hall电导率σxy随磁场的变化关系与氧欠掺杂的YBa2Cu3O6.66存在很大差异,说明Zn掺杂和氧掺杂对混合态中的磁通涡旋性质的影响有显著不同.     

脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

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。     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

NdBa2Cu3O7-δ/YBa2Cu3O7-δ多层膜体系的外延结构和磁通钉扎的研究

采用脉冲激光沉积技术.在单晶SrTiO3基底上外延生长了一系列名义结构为p×(NdBa2Cu3O7-δ(m)/YBazCu3O7-δ(n))的多层膜和准多层膜(单元层NdBa2Cu3O7-δ较厚而YBa2Cu3O7-δ呈非连贯的岛状分布,m,n为激光脉冲数,p为重复周期).样品的超导转变温度在87-91 K范围,具体大小取决于不同的调制结构,多层膜的重复周期越大,层状界面越多,超导转变温度就越低.磁传输测量表明,准多层的样品不仅具有较高的超导转变温度,而且具有较强的磁通钉扎性能,77 K零场下的临界电流密度高达4×106 A/cm2,显示出良好的应用前景.     

Gd替代YBa2Cu3O7-δ超导体的相结构与局域电子结构的研究

利用正电子湮没实验,结合x射线衍射(XRD)结构分析,研究了具有混合稀土特征的(Y1-xGdx)Ba2Cu3O7-δ系列样品.XRD实验结果表明,半径较大的Gd离子Y位替代使得样品晶胞参数和晶胞体积增大,但所有样品仍保持与YBa2Cu3O7-δ(YBCO)样品相同的单相正交结构.正电子湮没实验表明,正电子各寿命参数表现出很强的Gd替代依赖关系.从正电子实验结果出发,计算了Cu-O链区局域电子密度ne的变化.结果表明,局域电子密度ne随Gd含量x的增加而减小,而超导转变温度Tc随局域电子密度ne的减小而增加,这种局域电子密度ne与超导电性的关联是与铜位替代完全不同的,且可能是近年来人们关于混合稀土铜氧化物体系具有较高临界电流密度的原因之一.该研究结果为铜氧化物超导体的应用和机理研究提供了相应的正电子实验资料.     

掺Zn对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体高场特性的影响

本文研究了掺Zn对YBa_2Cu_3O_(7-δ)烧结样品高场下超导电性的影响.根据磁测量结果,利用 Bean 模型计算临界电流密度 J_c 和磁通钉扎力 F_p 的结果表明:随着 Zn 含量的增加,J_c 随外场增大而下降的速率增大,F_p 也显著下降.而且,对于某些样品,F_p 随外磁场变化出现一个极大值.     

Cu-Nb原位法复合超导体的各向异性临界电流

对高度取向的Cu-Nb原位法复合导体,本文给出了磁场方向、输运电流与细丝方向相对取向不同情况的超导临界电流的变化。对Cu层厚度为5到500nm的样品,当电流平行于细丝的长轴方向时、其临界电流约为电流垂直于细丝长轴方向时的40倍。当磁通线阵运动垂直于细丝方向时,其数据表明剪切模量C_(66)主要起针扎作用。而当磁通线阵平行于丝的长轴方向运动时,其临界电流随磁场下降很快。