Bi2Sr2CaCu2O8的晶体结构与超导性能

本文研究了Bi-Sr-Ca-Cu-O体系中理想成份为Bi₂Sr₂CaCu₂O₈化合物的超导性能和晶体结构。名义成份为BiSrCaCu₂O_5.5零电阻超导转变温度T_c(0)=81.5K。用X射线粉末衍射方法测定了Bi₂Sr₂CaCu₂O₈的晶体结构,其基本结构属体心四方晶系,空间群为D_4h¹⁷-l4/mmm,点阵常数a=3.825?,c=30.82?。每单胞化合式单位为2.2Ca占据2(a)等效点系,4Sr,4Bi和4Cu占据三组4(e)位置,其原子参数z分别为0.110,0.302和0.445,16O分别占据8(g),z=0.445和二组4(e),z=0.210和0.380。Bi₂Sr₂CaCu₂O₈晶体结构可认为是阳离子沿z轴的(00z)和((1/2)(1/2)z)交错排列,由Aurivillius相导生出来的。讨论了在Bi-Sr-Ca-Cu-O体系中可能存在的其它沿z轴不同堆垛层数的超导相。 关键词：     

氩气处理对Bi_2Sr_2CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_x氧含量,晶胞参数及超导转变温度的影响

将用固相反应法制备的名义成分为 Bi_2Sr_2CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_x 的2212样品置于氩气气氛中于不同温度进行退火处理,研究退火处理对其晶体结构,氧含量及超导转变温度的影响.实验结果表明,Tc 低于77K 的样品在氩气中退火后,T_c 提高,但2212相的相结构不变,氧含量下降,c 轴变长.退火温度为470℃ 时,样品超导转变温度最高(T_(c,onset)=111K,T_(c,zero)=96K).     

Bi2Sr2CaCu2O8＋Y单晶生长机制及缺陷的观察

在采用熔体生长加电极方法生长 Bi_2Sr_2CaCuO_(8+δ)单晶的基础上,利用 X 光衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对 Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+y) 单晶进行了结构观察。结果表明:Bi 系2212相单晶属螺旋位错生长机制;观察到在晶体中除存在着大量位错外,还存在微裂缝;往往以一种迭层形态存在,中间夹在少量杂质,对其晶体生长机制及缺陷形成的原因进行了讨论。     

(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2和(Ca_(0.89)Sr_(0.11))_2CuO_3晶体结构分析

本文报道在制备高 T_c 氧化物材料中发现的两个新相的晶体结构.其一是(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2,空间群属 P_(4/mmm),a=3.8644(?),C=3.2135(?);其二是(Ca_(0.89)Sr_(0.11)_2CuO_3,空间群为 I_(mmm),a=3.2826(?),b=3.7938(?),C=12.290(?).(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2是 Bi 系和 Tl系超导氧化物结构的基本单元.     

Bi2O3—Sb2O3二元系的研究

本文用 X 射线衍射及差热-热重分析方法研究了 Bi_2O_3-Sb_2O_3二元系在 N_2和空气中的相关系.研究结果表明,在 N_2中发生自氧化-还原化学反应5Bi_2O_3+3Sb_2O_3→4Bi+6BiSbO4在空气中 Bi 和 Sb 分别主要以+3和+5价的形式存在.Sb 在 Bi_2O_3中的溶解度不超过3mol%.形成三种化合物:Bi3SbO_7、Bi_5Sb_2O_(12.5)和 BiSbO_4.前两者为包品反应产物,后者为固液同份化合物.BiSbO_4的熔点为1276℃.BiSbO_4与Sb_2O_4属共晶反应.并讨论了Sb 对 Bi-Sr-Ca-Cu-O 体系形成超导相的影响.     

BPSCCO(2223)中类Ca2PbO4杂相析出的动力学研究

利用等温原位电阻测量和热重分析等方法,深入研究Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+5)超导材料在不同温度下氧气和空气中的退火行为,发现电阻率和重量均随退火时间单调增加,最后趋于平衡.同时观察到类Ca_2PbO_4杂相析出,调制结构由Pb型(波矢q=β_1b)逐渐转变为Bi型(q=β_2b+c),适量的杂相析出使T_c(0)有所增高.根据电阻率变化的规律判断,类Ca_2PbO_4杂相析出受2223母相Bi_2-O_2层中Pb~(+2)离子的二维扩散控制,求得Pb~(+2)离子 关键词：     

Sb_(1.95)Bi_(0.05)Sr_5Ca_(4.5)O_(14.5)晶体结构及其与掺Sb的Bi系超导氧化物相结构的关系

本文报道了应用助熔剂缓冷法,在 Bi-Sb-Sr-Ca-Cu-O 体系中培养出黄色透明单晶体.通过单晶 X 射线衍射分析,确定该晶体成分为 Sb_(1.95)Bi_(0.05)Sr_5Ca_(4.5)O_(14.5),空间群为 P_m、晶胞参数为 a=5.9000(9)(?) b=5.7738(5)(?),c=11.504(2)(?),β=90.14°.它是由畸变的钙钛矿亚单元堆砌而成,属氧缺陷化合物.本文还讨论了该相同掺 Sb 的 Bi 系超导氧化物中发现的 Bi_3SbSr_4Ca_4Pb_(1-x)Cu_xO_y 相结构的关系,探讨了不稳定的132K 超导相的可能起因.     

中子辐照对Bi2Sr2CaCu2O8Tc的影响

本文报道低通量慢中子辐照对Bi_2Sr_2CaCu_2O_8超导体的电阻转变的影响,而且辐照的这种影响随时间退化较小。结果可用改善弱连接来解释,说明低通量中子辐照也可作为研究超导体性质的一种手段。     

溶胶-凝胶法制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)超导薄膜

该研究以铋、锶、钙、铜的醋酸盐为起始原料,丙烯酸为添加剂,无水甲醇为溶剂,按照一定的金属离子摩尔比配制了透明清澈的Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi-2212)前驱溶胶。采用浸渍提拉法在LaAlO_3(LAO)单晶基板上制备Bi-2212凝胶膜,然后在80℃的烘箱中干燥以除去多余的有机溶剂,将干燥后的Bi-2212凝胶膜放入管式炉中进行热处理。实验选取750℃,765℃,780℃,800℃四个晶化温度来探究热处理温度对Bi-2212薄膜晶体结构及性能的影响。结果表明,在780℃制得的Bi-2212薄膜具有双轴织构取向,超导临界转变温度为82K。     

Temperature Evolution of Energy Gap and Band Structure in the Superconducting and Pseudogap States of Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) Superconductor Revealed by Laser-Based Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy

We carry out detailed momentum-dependent and temperature-dependent measurements on Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi2212) superconductor in the superconducting and pseudogap states by super-high resolution laser-based angleresolved photoemission spectroscopy. The precise determination of the superconducting gap for the nearly optimally doped Bi2212(T_c= 91 K) at low temperature indicates that the momentum-dependence of the superconducting gap deviates from the standard d-wave form(cos(2Φ)). It can be alternatively fitted by including a high-order term(cos(6Φ)) in which the next nearest-neighbor interaction is considered. We find that the band structure near the antinodal region smoothly evolves across the pseudogap temperature without a signature of band reorganization which is distinct from that found in Bi_2Sr_2CuO_(6+δ) superconductors. This indicates that the band reorganization across the pseudogap temperature is not a universal behavior in cuprate superconductors.These results provide new insights in understanding the nature of the superconducting gap and pseudogap in high-temperature cuprate superconductors.     

Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶a-b平面热电势率的各向异性

测量了Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶a方向的热电势率Sa和b方向的热电势率Sb与温度T的关系,发现在a-b平面内热电势率存在各向异性。认为Sa与Sb的差异来源于b方向的调制结构,并用扩散热电势率Sd,声子曳引热电势率Sg和相关跳跃热电势率Sh三种贡献,对实验结果进行了解释。     

Bi2Sr2CaCu2Oy单晶在强磁场下的交流磁化率研究

本文研究了 Bi_2Sr_2CaCu_2O_y,单晶在磁场 H 垂直于 c 轴情况下的交流磁化率,得到了交流磁化率虚部峰温度 T_p 和外加直流磁场 H_(DC)的关系为:(1-T_P/T_c)∝H_(DC)~(0.2).本文还对不可逆线进行了讨论,并和用其他方法测量的不可逆线作了比较.     

Y-Ba-Cu-O多相超导材料显微结构的研究

用透射电子显微镜观察研究了Y-Ba-Cu-O 超导材料的显微结构。高分辨电子显微术(HREM)及电子衍射图(EDP)分析表明,在这种材料中存在三种相,分别用A、B、C来表示。A相的晶体结构为超导相Ba_2YCu_3O_7,HREM结构象进一步证实了这种结构中金属原子的排列方式,而且还发现在A相中有微畴及层错等缺陷。B相具有简单正交晶体结构,其晶格常数为:α=0.71nm,b=0.555nm,c=1.195nm。C相为残余的Y_2O_3相。X-射线能谱(EDS)显微分析表明,比之于A相,B相中Y/Cu较高,而Ba/Cu较低。B、C 相的存在与原始成份配比有直接关系。初步认为,这种材料的超导性主要由A相所决定。     

新系列超导相TlBaCa_(n-1)Cu_nO_(2n 2.5)(n=2,3)的晶体结构和超导电性

本文用粉末烧结法合成了Tl-Ba-Ca-Cu-O体系TlBa_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n 2.5)新系列超导相,用粉末衍射法测定了n=2和3的晶体结构,属简单四方单胞,空间群为D_(4h)~1-P4/mmm,点阵常数a相同,而c值不同,随n值而增大。a=3.847,c分别为12.73和15.89,每单胞含一个化合式单位,阳离子沿四方晶系的(0,0,z)和(1/2,1/2,z)位置交替排列,排列的顺序相同,n=3比n=2依次多增加Ca和Cu及相应的氧离子。 TlBa_iCa_()Cu_O_(2n 2.5),n=3时,零电阻超导转变温度T_c(0)= 112K;n=2时,T_c(0)=101K,与Tl_2Ba_2Ca_()Cu_O_(2n 4)型体心四方晶胞超导相不同,TlBa_2Ca_(n-1)Ca_O_(2n 2.3)结构中缺氧类钙钛矿型结构单元[Ba_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n 1)]仅被TI-O单层所隔开,当n相同时,Tl-O双隔层的体心四方单胞比Tl-O单层的简单四方单胞的超导转变温度高10K左右,这说明Tl-Ba-Ca-Cu-O体系中超导相的转变温度不仅与类钙钛矿结构单元的[CuO_4]和[CuO_5]的数目有关,而且与Tl-O的隔层数目有关。     

Possible Nodeless Superconducting Gaps in Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) and YBa_2Cu_3O_(7-x) Revealed by Cross-Sectional Scanning Tunneling Spectroscopy

Pairing in the cuprate high-temperature superconductors and its origin remain among the most enduring mysteries in condensed matter physics.With cross-sectional scanning tunneling microscopy/spectroscopy we clearly reveal the spatial-dependence or inhomogeneity of the superconducting gap structure of Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi2212) and YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO) along their c-axes on a scale shorter than the interlayer spacing.By tunneling into the(100) plane of a Bi2212 single crystal and a YBCO film,we observe both U-shaped tunneling spectra with extended flat zero-conductance bottoms,and V-shaped gap structures,in different regions of each sample.On the YBCO film,tunneling into a(110) surface only reveals a U-shaped gap without any zero-bias peak.Our analysis suggests that the U-shaped gap is likely a nodeless superconducting gap.The V-shaped gap has a very small amplitude,and is likely proximity-induced by regions having the larger U-shaped gap.     

Bi_(1.9)Sb_(0.1)Sr_2Ca_2Cu_(2+x)O_y 的超导特性(x=0,0.4,0.8,1.0,1.2,1.6)

文中报道了 Bi_(1.9)Sb_(0.1)Sr_2Ca_2Cu_(2+x)O_y,系列的交流磁化率测量及 X 射线衍射结果,发现超导转变温度对于 Cu 的组份非常敏感,当 x=0.4时,样品在136.5K 出现抗磁性,其 X 射线衍射图中新相衍射峰较85K 超导相的峰更强,因此 Cu 的价态和配位数在形成高和 T_c 超导相中起着至关重要的作用.     

SrCaCu3Ox相的X射线分析

用Bi系超导体制备方法得到了名义成份为 Sr:ca:Cu=1:1:3的新相 SrCaCu_3O_x.X射线衍射表明,该相属正交晶系,点阵参数为 a=11.37(?),b=12.84(?)和 c=19.54(?).该相的强衍射线与 Bi 系超导相的衍射线的位置相近,使得很难在 Bi 系超导体中检出这种杂相的存在.该相可能是种类似于 Sr_(14-x)Ca_xCu_(24)O_(41)相的非公度结构,在 c 方向含有7个 CuO_2和5个(Sr,Ca)_2Cu_2O_3.     

高温超导体的电子结构研究

高温超导的机理是凝聚态物理研究中的一个核心问题。为了揭示超导如何发生,一个直接的手段就是观测高温超导材料内部电子结构的演变。本文主要综述运用角分辨光电子能谱(ARPES)及共振X-射线散射对铜氧化物高温超导体及铁基超导体展开的研究。重点介绍对铜氧化物高温超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ),YBa_2Cu_3O_(7-x)/La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3异质结以及SrTiO_3衬底上生长的FeSe薄膜的研究。最后作者对高温超导电子结构研究的现状进行了总结与展望。     

PbBi_2Nb_2O_9的晶体结构

PbBi_2Nb_2O_9晶体属正交晶系,空间群为D_(2h)~(23)-Fmmm。晶胞参数为a=5.4806(7)A,b=5.4791(7)A,c=25.416(3)A,α=β=γ=90.0(0)°,V=763.2(2)A~3。单位晶胞内化学式数z=4,D_(obs)=7.91g/cm~3,D_x=8.26g/cm~3,μ(Mo,K_α)=678.38cm~(-1),F(000)=1608。用直接法(Multan-78程序)及Fourier方法测定了结构,对结构的原子位置参数、各向同性及各向异性热参数进行了块对角矩阵最小二乘方修正,R=0.107。Nb-O八面体为O_h→C_(4v)型畸变,处于八面体内的Nb原子沿4次轴方向与中心位置偏离0.225A,Nb-O八面体的畸变及Nb原子的这种偏离可能是PbBi_2Nb_2O_9晶体具有铁电性能的主要结构原因。     

Bi_2Pb_2V_2O_(10)的晶体结构

使用X射线单晶衍射法测定了Bi_2Pb_2V_2O_(10)的结构。该晶体属三斜晶系,空间群为C_1~1-P1,单位晶胞内化学式数Z=1,晶胞参数为:a=7.084(4)A,b=7.278(3)A,c=5.587(3)A,α=111.91(5)°,β=95.01(6)°,γ=108.86(4)°,V=245.70A~3,D_x=7.35g/cm~3,μ(MoK_α)=678,94cm~(-1),F(000)=456。用Patterson函数分析及Fo rier技术测定了结构,对原子坐标、各向同性及各向异性热参数进行了最小二乘方修正,R=0.079。结构分析表明,Bi_2Pb_2V_2O_(10)的Pb原子与O原子形成八角十二面体,Bi原子与O原子形成六角多面体。两个共棱的Pb—O多面体与两个共棱的Bi—O多面体相连,并沿bc平面无限延伸。讨论了吸收的影响。最后,将Bi_2Pb_2VO_(10)的结构与Pb_2SO_5的结构进行了比较。