新型超导体二硼化镁(MgB_2)基础研究及其应用展望

文章简要介绍了新型超导体二硼化镁的发现、研究进展和应用前景 .理论和实验都已经证明 ,二硼化镁的超导电性来源于电声子耦合 ,可以用具有S -波对称性波函数的BCS图像来描述 .然而在二硼化镁超导体中 ,人们发现有两个超导能隙 ,一个在 6meV ,另外一个在 2meV左右 ,它们同时在超导转变温度处打开 ,这给超导机理研究带来了一些新的内容 .在混合态物理方面 ,人们发现超导与正常态的边界线 (上临界磁场Hc2 )与磁通融化线(不可逆线Hirr)之间有很大的间隙 ,即使在绝对零度时也是如此 ,作者提出这可能是由于双能隙的结果或磁通物质的量子融化 .在应用方面 ,最有可能把它做成超导磁体 ,利用闭路循环制冷机制冷在 2 0K左右使用 ,这样极有可能取代现在医学上使用的核磁共振成像的液氦温度超导磁体     

平均价电子数与掺杂MgB_2体系临界电流密度的关系

研究了掺杂二硼化镁超导体系的平均价电子数与临界电流密度之间的关系,发现它们之间有较好的规律性。由此,提出用平均价电子数作为提高掺杂二硼化镁超导体临界电流密度的一个新依据,对今后二硼化镁超导电性的改善有很好的指导意义。     

硬度和电负性对掺杂二硼化镁体系临界电流密度的影响

依据Slater过渡态计算法计算出的元素的硬度和电负性作为标度,通过对二硼化镁及掺杂二硼化镁超导体硬度和电负性的计算,研究了二硼化镁及掺杂二硼化镁超导体硬度和电负性与临界电流密度的关系,发现其具有较好的规律性。由此,提出用硬度均衡值ηcq和电负性的平均效应值cχq作为提高掺杂二硼化镁超导体临界电流密度的一个新依据,对今后二硼化镁超导电性的改善有很好的指导意义。     

MgB2超导圆线基底交流损耗的计算分析

二硼化镁(MgB2)超导体在非铜氧化物陶瓷超导体中具有最高临界转变温度,给超导应用带来了新的契机.铁与镁不反应,且价格低廉,在需要热处理的超导成材工艺中,常常采用铁作MgB2的基底;然而,这种高磁导率的材料有可能增大基底的损耗.本文采用有限元分析软件ANSYS计算了工频下不同材料基底超导圆线传输交流的基底损耗,分析了基底损耗与电流大小、基底厚度之间的关系,对双层基底的损耗也进行了研究.本文的结果对于适当选取截面尺寸、基底材料和工作电流以期减小交流损耗,具有一定参考意义.     

二硼化镁颗粒超导体的特性研究

我们通过B2O3和Mg的置换反应制备了MgB2复合超导体，对其物理特性的研究发现：在超导转变过程中dR／dT～T曲线出现了两个转变峰，而在Ⅰ～Ⅴ测量中也观测到了电压的两次转变，我们认为这起源于二硼化镁晶界效应的增强．并利用二维渗流模型对这些现象进行了讨论．     

MgB2超导体中的双能隙

MgB2的超导机制不同于传统的金属超导体.最近,来自美国加州大学(Berkeley)的Choi等采用从头计算的理论方法,研究了MgB2的超导能隙,即电荷载流子配对的形成能.研究结果表明,MgB2是一个双能隙超导体.在此基础上,一些可测量物理参数的理论结果被给出,从而解释了MgB2反常的超导特性,这包括:高的超导转变温度Tc,比热对温度的依赖关系,以及角分辨光发射谱和隧穿实验所给出的多能隙证据(小能隙Δ≈1.5-3.5meV,大能隙Δ≈5.5-8meV).MgB2晶体由B原子层和Mg原子层交替堆叠而成,具有六方对称性.B层的结构类似于石墨片,呈峰窝状;从M…     

硬度和电负性与掺杂二硼化镁体系超导电性、掺杂元素和掺杂比例选取的关系

通过对二硼化镁及掺杂二硼化镁超导体硬度和电负性进行研究,发现其具有较好的规律性.因此,本文提出用硬度均衡值ηcq和电负性的平均效应值χcq作为掺杂二硼化镁超导电性的一个判断标准,对今后实验工作者掺杂元素和掺杂比例的选取有很好的指导意义.     

二硼化镁颗粒超导体的特性研究

我们通过B2O3和Mg的置换反应制备了MgB2复合超导体,对其物理特性的研究发现:在超导转变过程中dR/dT～T曲线出现了两个转变峰,而在I～V测量中也观测到了电压的两次转变,我们认为这起源于二硼化镁晶界效应的增强.并利用二维渗流模型对这些现象进行了讨论.     

超高分辨率光电子能谱仪和超导电子态的直接观察

文章较系统地介绍了光电子能谱仪的基本原理和现有光电子能谱仪的问题．在此基础上介绍了激光超高分辨率光电子能谱仪的优点，它采用的是Nd：YVO4激光六次谐波输出作为激光光源．最后给出了使用这台分辨率达0．36meV的超高分辨率光电子能谱仪，在国际上首次直接观察到CeRu2化合物超导体在超导态时的电子聚集和超导能隙。     

铁基超导体能隙结构和机理的统一认识

铁基超导体作为除铜氧化物超导体之外的第二类高温超导体,自从被发现以来其超导电性的成因就备受关注。早期有人针对同时具有空穴型费米口袋和电子型费米口袋的铁砷基超导体提出了S~±配对模式,而且得到中子散射和隧道谱实验的初步支持。这一配对模型的基础是需要在布里渊区同时具有空穴型和电子型费米面。但是铁基超导体的费米面因材料而异,新发现的很多铁硒基超导体因缺乏空穴型费米面,对S~±电子配对模型来说是一个挑战。文章综述了过去几年来作者在这方面取得的工作进展。运用高精度的扫描隧道显微镜,在不同铁基超导体系中,针对超导能隙结构,或超导序参量的性质进行了仔细研究。首先作者在铁砷基超导体Na Fe_(1-x)Co_xAs和Ba_(1-x)K_xFe_2As_2中利用无磁性杂质态测量和隧道谱测量,发现S~±的明确证据。进一步,在只有电子型费米面的(Li_(1-x)Fe_x)OHFe Se超导材料中发现两个各向异性的超导能隙,利用准粒子相干散射实验第一次把这两个超导能隙对应到由电子型费米面套叠或杂化后形成的内外两套费米面上。通过非磁性杂质诱导产生的能隙内杂质态和新型电子驻波相位敏感实验的探测,证明该材料中超导能隙符号也发生反转。因此作者的系列工作统一了有和没有空穴型费米面的铁基超导体的能隙形式,支持排斥势是导致电子配对和超导电性产生的关键因素。