高温超导体的好消息

高温超导材料在应用上的主要困难是临界电流密度太低.问题在于混合态时材料中磁通线所受的钉扎力较弱,稍大一点的电流通过会引起磁通线的运动,从而产生电阻破坏超导电性,早些时候,很多人认为这个缺点很难甚至不可能被克服. 1989年,中子辐照YBa-2Cu-3O-7样品对临界电流影响方面的实验给人们以希望.例如贝尔实验室 Bruce Van Dover 等人进行的辐照实验,辐照前,77K下YBa-2Cu-3O-7晶体最大的临界电流密度为6500A/ cm～2 ,辐照后,提高到620000A/cm～2.也许是辐照产生的小缺陷成为磁通线的钉扎中心. 临界电流密度提高100倍的结果只在一个晶…     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)熔融织构样品的磁响应研究

对YBa-2Cu-3O7-δ熔融织构样品在不同温度、不同磁场-不同外场扫描速率下进行了磁滞回线测量，获得了电流密度J(T，B)，lnE-lnJ曲线以及热激活能U\-0(T,B)随温度、磁场的变化关系，从而分析了该样品磁响应特性, 特别是第二峰（简称峰）受外场扫描速率的影响，探讨了峰形成的真正原因，以及影响峰位置、大小的各种因素.     

Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy和Bi2Sr2Ca1-xYxCu2Oy系列单晶样品输运性质的对照研究

测量了Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy(x的范围从0到0.5)和Bi2Sr2Ca1-xYxCu2Oy(x的范围从0到0.41)系列单晶样品的ab平面电阻率ρab(T).两个体系都表现出独特的掺杂效应.对掺Pr系列,超导转变温度Tc随掺杂量的增加逐渐降低,同时剩余电阻率却大幅度增加.在Pr含量达到约0.5时,体系出现了超导-绝缘体转变.对掺Y系列,观测到在某温度T*处ρab(T)偏离了对温度的线性关系,这是赝能隙打开的典型表现.t*随Y含量的增加而增加,而Tc则被迅速压制.我们预期Pr的反常磁性和掺Pr系列未观察到赝能隙有关.     

Bi2Sr2CaCu2O8单晶的穿透深度研究

从Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)单晶临界温度下的可逆磁化强度数据中,考虑高温超导混合态涡旋线涨落对磁化强度的影响,得到穿透深度λab(T,H)的温度和磁场依赖关系.发现在温度远低于Tc时λab与温度存在T2关系.λab随磁场的增加而增加,且绝对零度下的穿透深度λab(0,H)随磁场H的变化符合经验式λab(0,H)=λ0[1+(H/H0)β] ,这里λ0、H0和β为常数.     

La2-xSrxCuO4单晶的平面内磁阻研究

测量了三种不同组分La2-xSrxCuO4(x＝0.09,0.18,0.24)单晶的平面内横向(H∥c,J∥ab)和纵向(H∥J∥ab)磁阻,发现平面横向与纵向磁阻都是正的,并且纵向磁阻与横向磁阻相比较很小,表明横向磁阻的主要贡献是电子轨道部分,也反映了ab面内和c方向电子有效质量的各向异性.三种成分单晶样品的平面内横向磁阻在不同温度随Sr含量x的变化显示在最佳掺杂浓度附近平面横向磁阻最大.     

Gd掺杂对Bi2Sr2Ca1-xGdxCu2Oy单晶载流子浓度和各向异性电阻率的影响

系统地研究了Gd掺杂对Bi2Sr2Ca1-xGdxCu2Oy单晶超导电性及各向异性电阻率的影响.Tc满足Tc/Tc,max=1-82.6(ax+b)2,并随Gd含量的增加而下降,这是由于Gd掺杂引起载流子浓度减小所导致.在x≥0.19时,ρab(T)在Tc附近有类半导体行为,dρab/dT随Gd含量增大而增大.ρc(T)呈半导体行为,并可用唯象公式ρc(T)=(a/T)exp(Δ/T)+bT+c加以描述.电阻率各向异性ρc/ρab随掺杂浓度增大而增大.     

Nd1.85Ce0.15CuO4±δ单晶ab面与c方向电阻率的比较

本文通过对Nd1.85Ce0.15CuO4±δ单晶ab面(ρab)和c方向电阻率(ρc)的测量,发现未经过氮气退火的样品的ρc与温度成线性依赖关系,但是同一个样品经过氮气退火后的ρc中不仅有一次方的温度依赖关系还有二次方的.这说明样品经过氮气退火后,电子与空穴两种载流子共同参与导电.样品在退火处理前的各向异性比(ρc-ρc0)/(ρab-ρab0)存在强的温度依赖关系,这是由于ρc与温度成线性依赖关系,然而ρab不仅有一次方的温度依赖关系还有二次方的.样品经过退火处理后的各向异性比存在弱的温度依赖赖关系,这是由于ρc与ρab中都同时有一次方和二次方的温度依赖关系.我们用电子和空穴沿c方向有不同的隧穿几率来解释ρc和(ρc-ρc0)/(ρab-ρab0).     

电荷对Cu2n±(n=0,1,2)分子离子的势能函数和能级的影响

用密度泛函B3LYP /LANL2DZ方法对Cu2n±(n=0,1,2)分子离子进行理论研究.结果表明:Cu2,Cu+2,Cu-2,Cu22-能稳定存在,基电子状态分别是:1Σg+(Cu2),2Σg(Cu2+),2Σu(Cu-2),1Σg(Cu22-),Cu-2和Cu22-的势能函数呈明显的‘火山态' 型.导出了相应的分子离子的解析势能函数、光谱数据和力常数,而Cu22+不能稳定存在;同时讨论了电荷对势能函数和能级的影响.     

Li2O-2B2O3熔体的物性研究

系统测量了四硼酸锂(Li2O-2B2O3)熔体的密度ρ、表面张力γ随着温度的变化规律,实验结果表明在1100K到1500K范围内Li2O-2B2O3高温熔体的密度和表面张力随着温度的升高均线性减小.通过实验数据拟合得出熔体密度与温度关系为ρ(T)=2.574-4.89×10-4T,熔点处LiO-2B2O3熔体的密度为1.992g/cm3;熔体表面张力与温度关系的拟合公式为γ=262.8-4.59×10-2T.     

非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3晶化初期的核磁共振研究

通过真空密封热处理、避免了样品晶化后吸水引起的误差,采用脉冲法在293K和77K测量了晶化过程初期三种非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15,0.10和0.05)的~7Li核磁共振谱。 发现在低温(77K)只有固相锂离子对应的自旋-自旋弛豫时间T_2=87μs,严格按高斯函数衰减。在室温下固相锂离子对应的T_(2s)=127μs,仍是高斯型;但液相锂离子对应的T_2却按洛仑兹函数衰减。这反映出锂离子导体的固-液二相性。 三种非晶B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15,0.10和0.05)分别在热处理温度401,388和381℃附近,其液相锂离子对应的T_(2l)都剧增,其吸收谱线宽都变窄。由此再次验证了非晶母体与微晶之间的两相界面效应的物理图象。     

关于MgB2/Al2O3超导薄膜电阻转变和各向异性的研究

利用电子束蒸发方法将MgB2超导薄膜沉积到Al2O3(001)衬底上.采用标准的四引线法研究了磁场平行和垂直超导薄膜ab平面下的电阻转变.一个激活能模型 U(T,H)= U0(1-T/(Tc+δ))n (1-H/Hc2(0))m被建立用来分析超导薄膜磁通线的激活能和电阻转变,结果表明该模型能够在整个转变温度范围描述超导体磁通线的激活能和电阻转变.另外,利用多项式Hc2(t)=Hc2(0)+At+Bt2分析了MgB2/Al2O3超导薄膜的上临界磁场,获得了该超导薄膜的各向异性参数γ=Hc2ab(0)/Hc2c(0)= 2.26.     

样品制备过程中不同冷却速率对Nd1.85Ce0.15CuO4±δ单晶正常态和超导态输运性质的影响

通过原子力显微镜(AFM)对Nd_(1.85)Ce_(0.15)CuO_(4±δ)(NCCO)单晶样品的微结构进行分析,发现样品在制备和热处理过程中存在分解反应Nd2-xCexCuO4→(Nd,Ce)2O3 NdCeO3.5 Cu2O发生的证据,控制样品冷却速率可得到(Nd,Ce)2O3分解物含量不同的单晶样品.ab面电阻率测量结果表明,降低冷却速率可有效减少分解过程的发生、减少有效载流子浓度的降低和减少对Cu2O上Cu2 -Cu2 反铁磁关联的破坏,有利于保持体系结构上的均匀性和稳定性,是制备高品质电子型超导体Nd2-xCexCuO4单晶的关键.     

NO(X2Π1/2,3/2)υ=1←0塞曼跃迁谱及其特性研究

根据塞曼效应理论和激光磁共振光谱技术(LMR)的基本原理,讨论了双原子分子2П态的塞曼效应特性并导出了解释分子塞曼跃迁的简明代数拟合方程,用这些方程对14N16O(X2Π1/2,3/2)及15N16O(X2Π3/2) (υ=1←0)的LMR谱线进行数据拟合,得到塞曼跃迁上、下子能级的gJ因子值和二级塞曼效应因子k2.将按Hund耦合情形(a)及过渡情形(ab)的理论和拟合方程计算出的磁场位置分别与实验结果相比较,结果表明对NO分子而言,过渡情形(ab)能较真实反映它的耦合情况,且在较高强度磁场下,必须计及二级塞曼修正.验证了采用上述代数拟合方程实现新分子LMR谱线标识和指认的可靠性,并提供了系统的处理方法.     

Bi2Sr2CaCu2O8超导单晶中的电阻反常行为

测量了Bi2 Sr2 CaCu2 O8单晶的ab面和c轴方向电阻 ,在其超导转变温度附近发现了反常的电阻峰出现 .其随外磁场 (>10 0Gs)和电流的增加而逐渐消失 .文章认为这个反常的电阻峰是由于单晶中超导相的不均匀分布而导致的准再进入行为 .     

非晶态离子导体Li_2B_2O_4的核磁共振研究

本文报道了非晶态离子导体Li_2B_2O_4的~7Li核磁共振研究。测量了~7Li核磁共振谱与温度的关系。实验中发现,Li_2B_2O_4的晶态、非晶态和部分晶化样品的~7Li核磁共振谱有很大的不同,且在部分晶化样品的~7Li核磁共振谱上有附加的小峰,它与LiCl(Al_2O_3)的~7Li核磁共振谱上附加的小峰相类似。我们也对非晶态离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl进行了~7Li核磁共振研究,其结果与上面的类似。研究结果表明,它们都起因于非晶母体与微晶的界面效应。     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为,在Ar气保护条件下,采用固相反应法制备了质量百分比为0,3,5和10%Bi2Sr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品.用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析;用物理性能综合测试系统振动样品磁强计(最大磁场9T)测量了所有样品在不同磁场下的直流M(T)曲线,并测量了不同温度下的准静态磁化曲线,通过Bean临界态模型分析出Jc(H)曲线.随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变,转变宽度略为增大;相比于未掺杂样品,掺杂量为3 wt%样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高.显微结构分析结果表明,部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相,有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部,成为有效的钉扎中心.最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析.     

Sr_2RuO_4正常态的c方向的磁阻的研究

研究了典型的层状钙钛矿结构超导单晶Sr2RuO4在c方向的磁阻(Δρ/ρ0)(H∥ab,J∥c)的变化.实验发现,磁阻表现出强烈的各向异性,并且随着温度T的降低,磁阻效应越明显;当在平面ab内旋转磁场H的方向时,磁阻成周期性变化;实验表明,磁场沿(110)方向时,出现磁阻的极大值.分别从Sr2RuO4的费米面的各向异性、载流子散射率、c方向能带色散的各向异性等方面来解释这些输运性质.     

La2-xBaxCuO4-y单晶样品的制备

本文采用熔融法成功地制备了La2-xBaxCuO4-y系列单晶,详细介绍了对单晶做的各项品质分析,样品的X衍射结果显示,该系列样品的晶体结构是典型的K2NiF4214T相结构,为四方相,且都无杂相峰,样品的单相性很好,样品的SEM结果显示,单晶的ab表面有少量缺陷,但表面大部分的品质还是很高的,样品的EDX组份分析实验结果显示,样品中有少量的Al进入,其含量估计大约为样品中Cu含量的2％。     

非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O—0.7LiCl-xAl_2O_3晶化过程的正电子湮没一维角关联辐射研究

本文用中国第一台正电子湮没辐射一维角关联实验装置,测量了非晶锂离子导体B_2O-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15;0.10;0.05)晶化过程中各条正电子湮没辐射的一维角关联曲线,并对归一化的电子动量分布进行了线形参数的计算,从其S参数同样能推测出该离子导体在晶化过程中缺陷浓度的变化。 非晶离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3的实验结果表明,Al_2O_3组分不同,对非晶态样品在室温下一维角关联曲线的S参数亦无较大影响。完全晶化后,一维角关联曲线的S参数均有很大下降。在晶化过程最初期,无论Al_2O_3含量多少,S参数都明显略增;到晶化温度附近,仅对Al_2O_3含量较多的非晶,S参数反常增高。这些结果验证和补充了测正电子平均寿命得出的结论。由此初步证实了界面层有大量缺陷的物理图象。     

MgF2单晶的THz光谱研究

利用THz时域光谱技术对MgF2晶体(样品1)和MgF2:Co晶体(样品2)在0.5-2.5THz的吸收特性进行了研究.在0.5-2.5 THz波段,样品1吸收系数α(ν)随频率ν增加而增大,最大值为24 cm-1.样品2的吸收系数比样品1大得多,Co掺杂使晶格吸收带边向低频移动,而且样品2在1.9THz有吸收峰,吸收系数达到70 cm-1,由此求出F--Co2+离子键伸缩振动的键力常数K为3.40×10-2 N/cm.这一结果表明,THz光谱分析有可能成为研究晶体化学键的一种重要手段.利用光学常数之间的关系计算了两个样品在0.5-2.5 THz的介电函数的实部ε1(ν),得到样品1的ε1(ν)值在4.67至4.73之间,样品2的ε1(ν)值在4.62至5.01之间.