超导转变温度T_c的测量

临界温度T_c,临界磁场H_c和临界电流密度J_c是表征超导体的三个主要参数,在探索高温超导体的途径中,测定T_c也是一项重要的工作。通常,用电阻法和电感法测量T_c。电阻法是根据试样中电阻减小为零来测量,而电感法是基于超导体的迈斯纳效应。本文着重介绍一套利用电感法测量超导体临界温度T_c的装置。采用数一模转换器由X-Y记录仪直接描绘超导转变曲线,观察超导转变过程。一套由DWT-702改装的恒温控温装置,可作4.2—20K的定点测量。整个装置操作简单、控制容易,精确度较高,为大量探索高温超导体提供了有利条件。     

冷加工、预脱溶对铌钛合金超导临界特性的影响

一、前言 铌钛超导合金具有较好的H-J_c(外磁场强度-临界电流密度)特性,便于加工,机械强度好,并可以获得较高的超导稳定性,所以应用很普遍。 在超导合金的T_c(临界温度),H_c(临界磁场强度)和J_c(或H-J_c)三个临界特性中,T_c和H_c是组织不敏感或次敏感特性。H-J_c特性是组织敏感特性,它受冷加工及脱溶的影响。因此,对一定组分的合金,H-J_c特性是它的主要超导性能指标。 当电流超过J_c时,磁通发生跳跃,合金从超导态转变为正常态。冷加工及脱溶处理     

加工和热处理对NbTi50/Cu复合超导线材临界电流密度的影响

对一种超导材料而言,临界电流密度(J_c)是衡量其制作磁体高性能和经济性的重要标志。自从发现铌钛合金块状样品具有超导性以来,人们一直在力图寻求提高其临界电流密度的方法。由磁钉扎模型推演归结的重要结果和关系为:(1)J_c∝1/H;(2)J_c∝(T_c—T_2)~2;(3)J_c∝Josephson隧道壁的数量/单位长度。这意味着,要获得高的J_c,超导合金既要有高的H_(c_2),又要具有尽可能高的T_c,以及需要有引入起磁钉作用的常导区域(非超导相、位错、品界、杂质等)。对于NbTi50合金,第三项函数关系是极为重要的。根据超导理论,临界电流密度与合金组织中存在的微细磁钉扎常导区域密切相关,而常导区域的大小和分布主要受冷变形和时效热处理的影响。冷变形和时效热处理是NbTi50/Cu复合超导材料的临界电流密度的决定因素。为此,我们对NbTi50/Cu复合超导材料的强烈冷变形,中间时效以及最终变形对其临界电流密度的影响进行了研究,以期获得高的临界电流密度。     

3英寸氧化镁基底上沉积DyBCO高温超导薄膜

采用多源共蒸发技术在3英寸氧化镁基底上沉积了具有优异性能的DyBCO高温超导薄膜。用台阶仪对薄膜的厚度进行测量,结果显示超导薄膜厚度在650 nm左右。在77 K的液氮中,对薄膜的临界电流密度J_c进行测量,薄膜表面的临界电流密度J_c都大于2.4 MA/cm~2,且均匀性良好。     

TlBaCaCuO薄膜临界电流密度不均匀性的空间分布

本文概述了利用低温扫描电子显微镜观察高温超导薄膜临界电流密度分布的基本原理和实验方法,并给出了多晶 TlBaCaCuO 薄膜临界电流密度分布的实验结果.实验表明TlBaCaCuO 薄膜的临界电流密度存在较大的空间不均匀性,这种不均匀性与这种薄膜的颗粒性及多相性有关.     

非晶Zr—Co的超导转变

测量了非晶态过渡族 Zr_(100-x)Co_x(x=20—41)合金的超导转变温度 T_c、上临界场 B_(c2)(T)和临界电流密度 J_c(H,T).T_c 随着 Co 含量 x 增加而线性地降低.上临界场 B_(c2)(T)的测量数值符合标准的 WHH 理论.电子状态密度和电子比热系数都随着 Co 含量 x 增加而降低.临界电流密度 J_c(H,T)和磁通钉扎力 F_p,相当弱,可以归因于在相干长度尺度上的结构均匀性.     

YBaCuO超导体T_c-H,J_c-H特性对加场过程的依赖性

本文就先外加磁场再将样品降温进入超导态和先冷却样品进入超导态再外加磁场这两种不同加场过程,分别测量了低场下的临界温度和临界电流.发现对于不同加场过程,T_c、J_c 值随 H 值的变化规律不同,并且磁通俘获情况也有显著差别.利用 YBaCuO 超导体的颗粒性质,对实验结果进行了讨论.     

一种高温超导材料临界电流密度测试的方法

临界电流密度(J_c)是超导材料的重要特征参数之一,精确的测量临界电流密度对研究超导材料特性及超导器件稳定性具有重要意义.本文介绍了一种基于经典电磁感应理论和超导技术理论测量YBCO超导薄膜临界电流密度的方法和测试装置.研究显示,在液氮环境下,将超导薄膜加入初级线圈和次级线圈中间会明显影响次级线圈的接收效果.我们根据此测量方法搭建了一种测量YBCO薄膜临界电流密度的实验装置.在分析实验测量误差后,通过实验的对比,得到了加入超导薄膜对次级线圈的感应电压的影响,并分析感应电压与线圈互感之间的关系,从而算出超导薄膜的临界电流密度.实验通过噪声抑制和数据校正,准确地测量了超导薄膜的临界电流密度.     

离子束溅射沉积制备高JcYBa2Cu3O7—δ超导薄膜

本文报道应用离子束溅射沉积制备高 T_c 高 J_c YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.较详细地考察了影响薄膜组份比和晶粒取向的主要因素.实验表明采用本文提出的组合溅射靶可方便而又精确地调节薄膜 Y、Ba、Cu 组份比.详细描述了获得高度取向薄膜的工艺条件,获得了零电阻温度 T_(c0)=88～90.5K 和临界电流密度 J_c=1.5×10~3A/cm~2(77K)的 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材短样的制备和特性研究

用不同的方法制备YBa_2CuO_(7-δ)银包套超导带材短样。分别测量其超导临界参数。发现用稀硝酸腐蚀掉样品外面的银套,再经过一定时间、温度的热处理,使样品的临界电流密度J_c和超导转变温度T_c都有一定的提高。利用x射线衍射和扫描电镜对制备测试样品的过程进行了分析研究,讨论了超导临界性能提高的原因。     

半熔融烧结靶直流磁控溅射外延生长YBCO超导薄膜

直流磁控溅射使用半熔融大直径平面烧结靶,在(100)SrTiO_3衬底上原位生长 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)超导薄膜,可以很方便地和重复地获得临界电流密度高(J_c=3.4×10~6A/cm~2在77KB=0时)、微波表面电阻 R_s 较低(在77K,50.9GHz 时,R_s≤37mΩ)和均匀区较大的超导薄膜.X 光衍射,X 光双晶衍射摇摆曲线测量和透射电子显微镜分析结果表明,所得的 YBCO 薄膜为高度 c 取向的单晶外延膜.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材短样的制备和特性研究

用不同的方法制备YBa_2CuO_(7-δ)银包套超导带材短样。分别测量其超导临界参数。发现用稀硝酸腐蚀掉样品外面的银套,再经过一定时间、温度的热处理,使样品的临界电流密度J_c和超导转变温度T_c都有一定的提高。利用x射线衍射和扫描电镜对制备测试样品的过程进行了分析研究,讨论了超导临界性能提高的原因。     

YBa_2Pb_xCu_(3-x)O_y的临界电流特性

本文系统地研究了 Y Ba_2Pb_xCu_(3-x)O_y(0≤x≤0.4)高温超导体的正常态电阻率,交流磁化率,临界温度和临界电流密度等参量之间的关系.结果表明,在0≤x≤0.4范围内,样品的 T_c只有很小的变化,而电阻率和临界电流密度则随 x 发生显著的变化.特别是当 x=0.1时,样品的电阻率最小而相应的临界电流密度最大,在液氮温度下 J_c 为单相 Y Ba_2Cu_3O_(7-δ)样品的三倍多.作者还发现样品内界面层对临界电流的影响比超导相所占比例更大.作者应用McMillan 理论和 Ambegaokar-Baratoff 理论结果分析了实验数据.     

硅掺杂MgB_2超导薄膜的制备及研究

本文报道了基于混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapordeposition,简称为HPCVD),以硅烷热解出的Si原子作硅源,在SiC衬底上原位生长了一系列硅掺杂MgB_2超导薄膜样品.样品中最大硅掺杂量是9%.与纯净的MgB_2薄膜相比较,掺杂样品的超导临界转变温度T_c没有大幅下降,超导临界电流J_c得到了一定提升.在温度为5K,外加垂直磁场为3T的条件下,样品的临界电流密度最大达到2.7×10~5Acm~(-2).同时上临界场H_(c2)在超导转变温度附近对于温度的变化曲线斜率—dH/dT也有一定的提高.     

制备温度对MgB-2薄膜超导电性的影响

报道了用两步法制备MgB2超导薄膜.首先利用脉冲激光沉积技术制备B膜,然后在Mg蒸气环境下对B膜进行后退火处理,通过扩散反应生成MgB2超导薄膜.采用扫描电子显微镜、x射线衍射、电阻测量和磁测量技术分析了前驱物B膜的制备温度对扩散产物MgB2薄膜的表面形貌、晶体结构、超导转变温度和临界电流密度的影响.结果表明,随着B膜制备温度的降低,MgB2薄膜中晶粒粒度减小、c取向的衍射线宽化、超导转变温度升高、临界电流密度增大.300℃时制备的MgB2超导薄膜的超导起始转变温度为395K,临界电流密度为13×107A 关键词： MgB2超导薄膜 脉冲激光沉积 基片温度     

高临界电流密度NbN约瑟夫森结的制备和特性表征

我们开展了高临界电流密度的NbN约瑟夫森结的制备和特性研究.利用直流磁控溅射方法在单晶MgO(100)衬底上外延生长NbN/AlN/NbN三层膜,并使用微加工工艺制备了NbN约瑟夫森隧道结,在液氦温度下对NbN约瑟夫森结的电流-电压特性进行了测量,实验结果表明,NbN约瑟夫森结具有良好的隧穿特性,其临界电流密度J_c为10 kA/cm^2,质量因子大于10,能隙是5.7 mV,这些实验结果为基于NbN结的超导数字电路研究奠定了坚实的基础.     

2英寸双面TI2212高温超导薄膜的制备与研究

在c取向的LAO基片上,采用两步法制备TI2212高温超导薄膜.首先,利用PLD在基片上沉积无Tl前驱膜,然后前驱膜在流动Ar气氛中利用坩埚技术在720～740℃温度下用Tl2223铊源外延生长成2英寸双面TI2212高温超导薄膜.实验结果表明:2英寸双面TI2212薄膜具有良好的c轴取向,并有明显的层状生长结构,有少量杂相晶粒但无裂纹;两面薄膜表面均匀光亮且呈深褐色.用四引线法测量的最佳双面薄膜的超导零电阻温度分别为106.2K和108.5K;在77K温度下,超导临界电流扫描测量仪得到优质薄膜的临界电流密度在1.0×106 A/cm2到4.8×106 A/cm2范围内;薄膜的微波表面电阻由一个介质谐振器在77K温度和10GHz频率下测量薄膜中心部分的Q值得到,其值小于0.5mΩ.     

Ar离子注入YBa2Cu3O7—x超导薄膜中微结构变化的透射电子显微镜研究

Ar离子注入YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜后,不仅会引起样品超导转变温度T_c和临界电流密度J_c的下降,还会使样品的正常态由金属型变为半导体型。透射电子显微镜观察发现在小剂量(<5×10~(12)Ar/cm~2)注入情况下,样品的晶格结构几乎不受影响。随着注入剂量的增加,晶格损伤越来越严重,最终变成非晶态。对实验结果的分析表明,Ar离子注入引起YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜超导性能的变化主要与O原子子晶格的无序化过程有关。     

临界电流密度对圆柱状超导体力学特性的影响

高温超导体具有较高的临界温度、高载流能力和低能耗特性,在电力领域得到了广泛的应用,其在通有承载电流情况下的力学特性得到了广泛的关注.研究了承载电流情形下圆柱状超导结构内的磁通钉扎力学响应.考虑临界电流密度沿径向非均匀分布,基于临界态Bean模型,获得了圆柱状超导结构内的感应磁场及电流的分布规律.结合平面应变方法,给出了结构内磁通钉扎力、应力及磁致伸缩的解析表达式.结果表明:临界电流密度非均匀分布时,超导结构内的应力变化趋势与均匀分布时一致,然而临界电流密度的非均匀分布将导致超导结构内的应力和磁致伸缩的极值增大,并引起结构内局部径向应力大小发生改变以及环向应力分布不连续.本研究表明临界电流密度非均匀性对超导结构力学性能的影响是显著的,可为超导体的设计和实际应用提供参考依据.     

低能离子对高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的表面改性和机理

低能氩离子束轰击并后退火处理的离子束表面改性,会影响高温超导薄膜的表面结构和超导特性,但是其中的深刻微观机理不清楚.本文通过连续改变离子束轰击时间,系统研究了离子束表面改性对于超导膜结构和临界电流密度的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、J_(c-scanning)测试表征样品的结构特性和超导特性,并得出内应变、氧空位缺陷等参量.研究表明,经过表面改性的钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_(7-δ),YBCO)薄膜,随轰击时间增加表面形貌会变得更加均匀致密,a轴晶粒消失,并且临界电流密度有了显著的提高.由化学键收缩配对模型分析得出,临界电流密度的提高与薄膜内应变增大和引发的局部YBCO结构中Cu—O键收缩有关.