Ca2CuO3的高压结构性质研究

 采用金刚石压砧高压装置（DAC）,对具有Cu—O链结构的Ca₂CuO₃的多晶粉末样品进行了高压同步辐射能散X射线衍射实验。实验结果表明,在0～34 GPa压力范围内,Ca₂CuO₃晶体没有发生结构相变,用Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到在压力导数B′₀=4时,零压体弹模量B₀=165.4±1.8 GPa。     

0212型Ca3Cu2O4+δCl2-y化合物高温高压合成与研究

 利用“顶角氧掺杂”机制，即以二价氧部分替代顶角一价氯，用Ag₂O做氧源，在高温高压下制备了单相的Ca₃Cu₂O_4+δCl_2-y样品。X射线衍射分析发现，随着Ag₂O含量的增加，Ca₃Cu₂O_4+δCl_2-y样品的晶格常数a逐渐变小，c逐渐增大，体现了空穴掺杂的本质。进行了电阻率和磁化率测量，没有发现超导性，可能是空穴载流子没有达到合适的浓度所致。     

La2CuO4+δ和La2-xSrxCuO4系统中的电子输运性质

 本文解释了La₂CuO_4+δ（0≤δ≤0.09）和La_2-xSr_xCuO₄（0≤x≤0.3）两种p型系统含铜稀土氧化物中的电阻和Seebeck系数与温度的依赖关系，在室温以上，一氧大气压下的La₂CuO_4+δ系统趋于失氧；在500 K以上，超导样品显示出失氧的一级相变，并且恢复到反铁磁相。在转变温度T₁≈300 K以下，对0<δ<0.05成份的样品，相分离成反铁磁相和超导相；而在T_cρ≈100 K的温度范围内，超导相进一步分离成富空穴和贫空穴畴。在0.04≤δ≤0.09范围内，T_c处的电阻陡降出现了台阶；我们认为，它反映了电子成对的起伏。在La_2-xSr_xCuO₄系统中，对于成分为01≈300 K以上，空穴的运动是弥散的，但是ΔH_m=0；而对于x≥0.22的样品，经历了从平滑到Fermi液态的转变。成份为0c1范围（其中空穴继续以弥散方式运动）是亚稳的，但是，在T_cρ≤150 K范围，出现了电荷起伏。当样品冷却通过T₁时，对于成份为0.15≤x≤0.2的样品，经历了由弥散到强质量增强巡游电子状态的转变；在T_c处，从均匀的修饰电子的正常态凝聚成超导的载流子对。在超导成份样品的正常态中，不寻常的电子-晶格相互作用，可以归结为在CuO₂面上从更离子性的到共价性的Cu:3d_x²-r²─O:P_σ键合的转变；通过这种转变，轨道杂化和Hubbard U参量随Cu─O键长和Cu原子上的外表局域氧化态都产生灵敏的变化。     

固相线下Pr1-xBa2-yCax+yCu3O7±δ体系的相关系和晶体结构

 利用X射线衍射分析和Rietveld结构精修的方法研究了固相线下Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ体系的相关系和晶体结构。研究表明：950 ℃、空气条件下，Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ（y=0）体系系列样品总是含有两相：Pr123（PrBa₂Cu₃O_7±δ）和BaCuO₂；而且，随Ca含量的增加，杂相BaCuO₂的含量也随之增加。Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ（x=0）体系y=0.1、0.2、0.3、0.4的样品都只含有Pr123单相；y=0.5的样品含有3相：Pr123、Ca₂CuO₃和Pr₄Ca₁₀Cu₂₄O₄₁。另外，Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ（x=0）系列样品（y=0.1、0.2、0.3、0.4）中Pr123相还发生了正交-四方晶系的结构转化。y=0.1和0.2的样品为正交晶系，晶胞参数分别为a=0.390 33(4)和0.389 36(1) nm，b=0.389 53(4)和0.387 73(1) nm，c=1.173 38(4) 和1.168 20(2) nm；y=0.3和0.4的样品为四方晶系，晶胞参数分别为a=b=0.387 80(0) 和0.387 67(0) nm，c=1.166 00(2) 和1.165 20(2) nm。在Pr123结构中，Ba离子可以被Pr离子代替，但不能被Ca离子所代替。Ca离子占据部分Pr离子的位置。在Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ（x=0）体系中Pr、Ba和Ca离子间的相互替代中，离子半径比化学性质起到了更大的作用。在950 ℃、空气条件下，Ca离子在Pr_1-xBa_2-yCa_x+yCu₃O_7±δ体系中的最大溶解量是当x=0时，y≤0.4。     

高氧压合成产物La2CuO4+δ的相变研究

 本文采用超高氧压2.3 GPa合成方法，得到超导相含量大于30%的超导化合物La₂CuO_4+δ所采用的压力是目前所见报导中对La₂CuO₄化合物施加的最高氧压。湿化学方法测量给出过量氧含量δ=0.05±0.01，而TGA（氮气中）给出δ=0.143。高氧压合成产物经在空气中、不同温度下加热，然后淬火到室温，结果发现超导体在200~300 ℃的加热处理中存在着一个一级相变。经此相变后，超导体转变成反铁磁半导体。TGA及DSC证实了此相变的存在。该相变前后所联系的氧含量变化恰好为湿化学方法给出的结果，这部分与超导电性存在联系的过量氧，实际上引起了Cu²⁺向Cu^(2+2δ)+的转变。该结果强有力地排除了所谓“超氧化物”引起超导电性的可能性。     

稀土焦绿石化合物R2Fe4/3W2/3O7的高温高压稳定性研究和X射线相分析

 本文利用X射线粉末衍射和位敏探测技术，研究了R₂Fe_4/3W_2/3O₇（R=Er、Yb、Dy）化合物经高温高压处理后的变化情况。在3.7 GPa，1 200 ℃条件下，六方相R₂Fe_4/3W_2/3O₇化合物按两种方式分解，而直接由R₂O₃，Fe₂O₃和WO₃原料出发，经上述同样的高温高压条件合成所得的产物与六方相高温高压分解产物相同，均为R₂WO₆、RFeO₃、WO₃和Fe₂O₃的多相聚合物。同时给出了R₂Fe_4/3W_2/3O₇六方相高温高压下的稳定区范围。     

Gd2O2S:Eu荧光谱及能级的高压研究

 在21 500~11 500 cm^-1光谱区间内测量了Gd₂O₂S:Eu的荧光光谱，测量是在室温和液氮条件下进行的，对122条低温谱线和96条常温谱线进行了指认。识别了Eu³⁺离子⁵D_0~2及⁷F_0~6的39个斯塔克能级中的35个能级。在0~15 GPa压力范围内，研究了Gd₂O₂S:Eu高压下的发射光谱。在压力作用下，发现所有观测到的谱线都红移，强度降低。6个⁵D_0~2能级下降速度大于⁷F_J，⁵D₂、⁷F_2~5多重态的斯塔克劈裂变大，而⁵D₁和⁷F₁的劈裂变小。     

基于组分Ca2Pr2Cu5O10三元固溶区的范围和晶体结构

 利用X射线衍射分析和Rietveld结构精修方法研究了基于组分Ca₂Pr₂Cu₅O₁₀三元固溶区的范围和晶体结构。根据X射线分析结果和相消失法，为了保持Ca_2+xPr_2-xCu₅O₁₀结构单位晶胞中恒定的氧含量和电价平衡，基于组分Ca₂Pr₂Cu₅O₁₀的三元固溶区的范围可确定为：在Ca_2+xPr_2-xCu₅O₁₀固溶区的富Ca区（Ca/Pr>1），其表达式仍可以表示为一般的化学计量式Ca_2+xPr_2-xCu₅O₁₀（x=0.4, 0.2, 0）；在富Pr区（Ca/Pr<1），其表达式为Ca_1.7Pr_2.2·Cu₅O₁₀、Ca_1.4Pr_2.4Cu₅O₁₀，即：Ca_2+xPr_2-xCu₅O₁₀固溶区范围从Ca_2.4Pr_1.6Cu₅O₁₀至Ca_1.4Pr_2.4·Cu₅O₁₀。研究表明：基于组分Ca₂Pr₂Cu₅O₁₀的三元固溶体晶体结构可以看作是正交晶系NaCuO₂型亚晶胞的无公度相；Ca_2.4Pr_1.6Cu₅O₁₀亚晶胞的点阵常数为a₀=0.282 46(7) nm，b₀=0.636 93(1) nm，c₀=1.067 94(1) nm；其正交超结构的点阵常数为a=5a₀，b=b₀，c=5c₀。Ca_2.4Pr_1.6Cu₅O₁₀的结构也可以用单斜超晶胞来表述，该单斜超晶胞的空间群为P2₁/c，Z=4，a=5a₀，b=b₀，c=c₀/sin β，β=104.79°或136.60°，V=5a₀b₀c₀。在基于组分Ca₂Pr₂Cu₅O₁₀的三元固溶体晶体结构中，Ca和Pr之间在一定范围内是可以相互替代的，而且它们在结构中的占位是无序的。     

高压高温下B2O3与Mg和Li3N的反应

 通过B₂O₃与Mg和Li₃N分别在不同温度压力条件下的反应，用X射线方法研究了生成物的物相。当采用Mg与B₂O₃为原料时，其产物是Mg₃B₂O₆；用Li₃N与B₂O₃反应时，产物中除了Li₃BO₃，还有立方氮化硼（cBN）生成。这表明，当原料中含有相同数量B₂O₃时，用Mg和Li₃N分别作触媒合成立方氮化硼，将得到不同的结果。     

高压合成AgSbTe2-Sb2Te3的热电性能研究

 利用高压方法,合成了富Sb₂Te₃的AgSbTe₂热电材料(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x (0≤x≤0.3),并对其结构和热电性质进行了研究。结果表明：(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x样品为近单相的AgSbTe₂材料;随着制备压力和Sb₂Te₃掺杂量的增加,(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x的电阻率大幅降低;Seebeck系数在高压作用下变小,而少量掺杂Sb₂Te₃却能提高Seebeck系数;在高压和微量掺杂Sb₂Te₃的共同作用下,AgSbTe₂的功率因子得到了提高;2.0 GPa高压下,制备的Ag_0.9Sb_1.1Te_2.1的品质因子达到0.466,接近Bi₂Te₃的品质因子。     

高温高压下SrB4O7：Eu2+玻璃的晶化

 利用X射线衍射和Eu²⁺发射光谱方法研究了非晶玻璃SrB₄O₇在高温高压下的晶化。结果表明：在5.0 GPa压力下，200 ℃仍为玻璃态，只有几个强度极低的小峰，表明有晶化的迹象；600 ℃时已基本晶化，但为SrB₄O₇正交相与SrB₄O₇高压立方相二相共存；当温度提高到1 000 ℃时，晶化成了近单相的与常压SrB₄O₇粉末晶体相同的正交结构。伴随晶化度的加强，Eu²⁺发射强度增强，与Ｘ射线衍射结果相一致。     

高压处理对BiSrCaCu2Oy超导电性的影响

 本文在高T_c超导体BiSrCaCu₂O_y常压制备的基础上，研究了热压烧结和冷压处理对其形成、结构及超导电性的影响，并与常压结果进行了比较。结果表明，高压可以使样品的合成时间缩短，合成温度降低。但同时它也抑制了晶格参数较大的相（高T_c相）的形成，使小晶格参数的杂相含量增多。对于提高样品的超导电性而言，1.5 GPa时一个较好的压力点。     

纳米SiO2形成柯石英的p-T相图

 使用纳米SiO₂粉体为原料,在2.0～4.2 GPa、150～1200 ℃范围内进行了一系列的高压高温实验研究,得到了该压力温度范围内晶化产物α-石英与柯石英的p-T相图,而且该相图中的相边界在650 ℃以下斜率为负,在650 ℃以上基本水平。通过X射线衍射仪（XRD）、Raman光谱仪（Raman）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、DSC-TGA差热分析仪（TG-DTA）-等表征手段,发现纳米SiO₂原粉中水分（包含Si－OH和吸附水）的存在能显著降低合成柯石英的温度和时间,在4.2 GPa压力下得到了目前合成柯石英的最低温度190 ℃。常压下,合成的柯石英在800 ℃以下能够稳定存在,在1 000 ℃以上转化为α-方石英。     

高温高压合成CeTbO3+δ的XPS研究

 经过高温高压合成的CeTbO_3+δ进行了XPS研究，发现在1.0 GPa下，Tb⁴⁺在~600 ℃开始转变成Tb³⁺，而Ce⁴⁺在~800 ℃开始向Ce³⁺转变。在1 000~1 200 ℃形成单相萤石结构化合物CeTbO_3+δ的Ce是以Ce³⁺、Ce⁴⁺混合价形式存在，Tb全部变成Tb³⁺。实验表明，用Ce_3d谱上~888 eV峰的峰位及其与882 eV峰的相对强度变化可以定性判断化合物中是否含有Ce³⁺。研究了高温高压合成的CeTbO_3+δ的稳定性随时间的变化问题。     

高温超导体低温、高压下的物理性质的研究

 在3~20 GPa压力范围内，测量了含氧量较低的YBa₂Cu₃O_7-δ（δ=0.46）单晶压力增强效应（dT_c/dp=4.9KGPa^-1）；YBa₂Cu₃O₇（T_c0=90 K）单晶在压力下临界电流密度随压力变化；外磁场H=30 kO_e时，T_c与磁场、压力关系；压力达16.5 GPa下，Bi₂Sr₂CaCu₂O_x单晶T_c(p)关系（dT_c/dp=-0.4 KGPa^-1）。发现Y系高温超导体的温度压力导数dT_c/dp与T_c0中间呈dT_c/dp=b-mT_c0线性关系（b、m为常数）。结合压力下Y系超导体结构相变和含氧量对T_c影响，分析这类超导体T_c有很强的正压力效应的原因。把实验结果同几种超导电性微观理论模型进行了分析和比较。     

冷压与热压处理对YBa2Cu3O7-δ的结构相变和超导电性的影响

 本文研究了冷压（2.2~5.2 GPa）与热压（2.2 GPa,2.50~950 ℃）对YBa₂Cu₃O_7-δ的正交→四方相转变区和超导电性的影响。冷压保持其正交结构,但破坏了超导性,在98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再在空气中烧结,可恢复液氮温区的零电阻状态。以Cu锅密封样品,热压处理至950 ℃,不发生Cu的析出。热压处理后,98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再经通氧烧结,于86 K出现零电阻。热压处理过程,从450~950 ℃为正交→四方转变区。950 ℃为转变结束温度,大大高于氧气、空气、氮气、真空状态的温度。400 ℃附近为起始转变温度,低于氮气、氧气气氛的温度。因此相变区加宽。T_0-t结束温度升高,与Cu锅的抑制还原作用有密切关系。如降低高压淬火速率（<<10² ℃/s）,或随后辅以氧气氛中的后处理,将有利于获得既有高密度又有高T_c的YBa₂Cu₃O_7-δ超导体。     

一套基于六面顶高压装置的静水压高频介电测试系统

 以一套6×14 400 kN六面顶高压装置和一台Agilent 4294A精密阻抗分析仪为主体,建立了一套静水压高频介电实时测试系统。通过固体传压介质预成型方法,解决了液体测试腔在固体传压介质中的密封以及包括4根微同轴电缆在内的多根测量导线引出密封边问题,将常压下通用的四同轴阻抗谱测试技术引入了高压研究。液体测试腔容积可达(Φ13×15) mm³,可同时容纳10 mm×10 mm样品、高频测试夹具、温度与压力传感器、加热装置,以及包括4根外径为1.6 mm、特性阻抗为50 Ω微同轴电缆在内的16根引线,进行室温至300 ℃、常压至3 GPa 静水压力、测试频率40 Hz~5 MHz范围材料的四线阻抗谱测量,实验误差小于3%。利用这套装置观察了室温下,BaTiO₃单晶在约2.6 GPa静水压力下的压致铁电-顺电相变。