添加Ag_2O对YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料显微结构与超导电性的影响 (Ⅱ)显微结构分析与Ag的作用机理探讨

本文研究了添加 Ag_2O 对 YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料显微结构的影响.实验结果表明:在(YBa_2Cu_3O_(7-δ))_(1-x)Ag_x 复合超导材料中,根据烧成温度的不同,显微结构存在显著差导.960℃以下烧成的试样,结构致密,超导晶粒细小而不规则,Ag 的分布较均匀;970～1000℃烧成的试样,结构更致密,其中存在许多超导晶粒择优取向的区域,并有细小的211相包裹物存在,试样中 Ag 偏聚成团状.本文认为在不同烧成温度下 Ag 的作用机理不同,在960℃以下烧成时,Ag 的主要作用是使晶粒细化,晶界金属化和试样致密化;而在高于970℃烧成时,Ag 的主要作用是净化晶界和导致晶粒有序排列区域及强钉扎中心——细小的211相包裹物的形成.     

GdBa_2Cu_(3-x)CO_xO_y、NdBa_2Cu_(3-x)CO_xO_y 的超导电性

采用固相反应法制备了单相元素替代超导氧化物系列 GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y,NdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y对这些样品的晶格常数和电阻-温度关系进行了测量,发现随掺杂量 x 的增加,①两系列样品均呈现出金属-半导体转变;②NdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y 出现一从正交到四方的结构相变,并且在发生该相变之前,超导电性已消失;③GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y 的 T_c(x)随 x 变化近似成线性关系.取适当的 x_(cr),与 AG 曲线比较,发现在高含量区出现偏差.将本实验结果与 YBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-δ)、YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ),YBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ),GdBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)等系列相应的结果作比较,认为磁性稀土元素与固有磁矩较大的过渡元素间很可能存在某种磁相互作用.同时还讨论了其它可能的拆对机制.     

YBa_2Cu_3O(7-δ)/势垒层/YBa_2Cu_3O_(7-δ)三层结构的制备

本文采用射频磁控溅射法分别以 CeBa_2Cu_3O_(7-δ)和 MgO 为势垒层,原位制备出 YBa_2Cu_3.O_(7-δ)/CeBa_2Cu_3O_(7-δ)/YBa_2Cu_3O_(7-δ)和 YBa_2Cu_3O_(7-δ)/MgO/YBa_2Cu_3O_(7-δ)三层结构.文中给出了一些初步的实验结果,它们表明:在 YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜与势垒层之间有较严重的互扩散.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层涂层导体的织构外延及临界电流特性

通过脉冲激光沉积技术(PLD),在氧化物缓冲层合金基底上外延生长一系列具有相同厚度,不同BaHfO3插层数(N=0、1、2、3)的YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层膜.X光衍射分析表明:所有样品都是c轴取向,随着层数的增加,薄膜的面内和面外织构有一定的退化.拉曼光谱图也可以看出除了N=3的样品有微弱的a轴峰,其它样品都只有c轴峰.通过扫描电镜观察发现,BaHfO_3插层的引入没有对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜表面产生明显的影响,薄膜表面光滑无裂痕.通过原子力显微镜发现YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的粗糙度在引入单层BaHfO3插层时最大,之后随着插层数的增加而减小.感应法测试表明,BaHfO3插层数为N=1时,YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的临界电流密度Jc(77K,自场)达到2.86 MA/cm2.在场临界电流表明,引入较少BaHfO_3插层(N=1、2)表现相对好的磁场依赖关系.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层涂层导体的织构外延及临界电流特性北大核心CSCD

通过脉冲激光沉积技术(PLD),在氧化物缓冲层合金基底上外延生长一系列具有相同厚度,不同BaHfO3插层数(N=0、1、2、3)的YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层膜.X光衍射分析表明:所有样品都是c轴取向,随着层数的增加,薄膜的面内和面外织构有一定的退化.拉曼光谱图也可以看出除了N=3的样品有微弱的a轴峰,其它样品都只有c轴峰.通过扫描电镜观察发现,BaHfO_3插层的引入没有对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜表面产生明显的影响,薄膜表面光滑无裂痕.通过原子力显微镜发现YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的粗糙度在引入单层BaHfO3插层时最大,之后随着插层数的增加而减小.感应法测试表明,BaHfO3插层数为N=1时,YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的临界电流密度Jc(77K,自场)达到2.86 MA/cm2.在场临界电流表明,引入较少BaHfO_3插层(N=1、2)表现相对好的磁场依赖关系.     

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.     

Y_(3-x)Ba_xCu_2O_(7-y)体系的物相与超导电性

对Y_(3-x)Ba_xCu_2O_(7-y)(0.3≤x≤2.4)体系材料的低温电阻测量和X射线衍射分析表明:1.0相似文献   

YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中的Pr替代效应

报道了YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)(0≤x≤0.15)体系的超导电性和正常态输运性质的测量。实验结果表明随着Pr在Ba晶位替代量的增加,超导转变临界温度T_c和由Hall系数推算的荷电载流子浓度P_H均单调下降。通过与Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)和Nd_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)体系的比较研究,作者发现上述三个体系的T_c变化均与载流子浓度的变化相关联。作者进而提出,在YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中Pr的空穴填充效应导致可迁移空穴浓度下降,从而压制T_c;而在Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)体系中载流子浓度的下降则是主要来源于Pr替代对空穴的局域作用,T_c同样被压制。Pr的拆对效应不明显。     

α-Fe_2O_3的掺杂对高温超导块材GdBa_2Cu_3O_(7-δ)的性能的影响

本文利用顶部籽晶熔融织构的方法成功地生长出掺杂不同含量的α-Fe2O3粉末的单畴GdBa_2Cu_3O_(7-δ)超导块材,并对掺杂后的GdBa_2Cu_3O_(7-δ)块材的临界电流密度、捕获磁场、微观结构等进行测量和分析.掺杂α-Fe2O3粉末的摩尔比x分别为x=0,0.1,0.2,0.4,0.8mol%(x为α-Fe2O3粉末相对于GdBa_2Cu_3O_(7-δ)的摩尔比).我们发现在超导块材中掺杂α-Fe2O3粉末之后,块材的临界电流密度JC和捕获磁场强度相对于未掺杂的块材有了明显的提升,这说明α-Fe2O3粉末作为第二相引入的确能够改善超导块材的性能.值得注意的是,α-Fe2O3掺杂量x=0.1mol%时,不降低临界转变温度(93.5K)的同时临界电流密度JC可以达到68000A/cm2,而捕获磁场能够提升到0.15T左右.微观结构观察中发现,伴随着α-Fe2O3粉末的掺杂,Gd2BaCuO5粒子呈现出更好的分布性且Gd2BaCuO5粒子的粒径从最初的2.19μm降低到1.31μm左右.这可能是引起超导性能改善的重要原因.这些结果对今后进一步提高超导块材GdBa_2Cu_3O_(7-δ)的各方面性能提供一定的帮助.     

YBa_2Cu_3O(7-δ)在超导转变点处的比热反常

用连续量热法,在80—120K 对超导体 YBa_2Cu_3O_(7-δ)的比热进行了测量.结果表明在超导转变点 T_(mid)=92.4K 时,比热跳跃△Cp=7.1J/mol·K,由此计算出的△Cp/γT_c=2.05,比由 BCS 弱耦合理论推导出的1.43要大的多.说明高 T_c 氧化物 YBa_2Cu_3O_(7-δ)是具有强耦合相互作用行为,并由德拜公式拟合晶格比热计算出(?)_D=424.7K.     

YBa_2(Cu_(1-x)Sn_x)3O_(7-y)超导体的磁弛豫和钉扎

我们制备了一组 YBa_2(Cu_(1-x)Sn_x)_3O_(7-y)多晶超导样品,在77K 时测量了它们的磁滞回线和增场磁弛豫率,计算了它们的钉扎势 U_0结果表明,在相同制备工艺条件下,掺锡样品的钉扎势比不掺锡(x=0)样品的高.结合 TEM、X-射线衍射和喇曼谱分析结果,我们认为YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体中的位错不是主要钉扎中心,掺锡样品中的β-Sn 正常粒子可能是有效的钉扎中心.     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)M_xO_(7-δ) (M=Fe,Ni)体系的超导电性

本文报道,通过对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系样品的晶体结构、氧含量、正常态电阻率与温度的关系,以及超导转变温度等测量,并与YBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系进行比较,发现Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的Tc显著地高于相应x值的YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系,而Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系则相反,Tc低于仅Ni替代的体系,表明Ca和Fe同时替代时两者引起的载流子浓度(n_H)变化相互补偿,抑制了仅Fe替代时引起的n_H和Tc急剧下降;而作Ca和Ni同时替代时主要的不是两者引起载流子浓度变化的相互补偿,Ca和Ni替代效应之间的关联较弱。作者认为,对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系属于CuO_2平面外的元素替代,这时载流子浓度是决定Tc的主要因素;而对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系,由于Ni~(2+)离子主要占据Cu(Ⅱ)位,它导致磁拆对效应,Ni~(2+)离子的拆对效应是引起Tc下降的直接原因。     

YBa2Cu3O7-δ超导厚膜在35GHz频率的毫米波表面电阻

银为隔离层、工作频率为35GHz和模式为TE_(011)的铜谐振腔研究YBa_2Cu_3O_(7_δ)超导厚膜的毫米波表面电阻。应用电泳技术在银衬底上沉积YBa_2Cu_3O_(7_δ)厚膜,经机械加工和精细的表面抛光后作为圆柱型腔的两端面。测量两瑞面为YBa_2Cu_3O_(7_δ)厚膜的腔和铜腔的Q值,计算得到35GHz,77K温度下YBa_2Cu_3O_(7_δ)导厚膜的表面电阻R_5为21.88mΩ,低于同样条件下纯铜的值。YBa_2Cu_3O_(7_δ)从正常态经过T_c进入超导态,穿透深度的变 关键词：     

YBa2Cu3O7—δ体系CuO2平面外的元素替代效应

制备了123单相的 Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-ε),YBa_(2-x)M_xCu_3O_(7-ε)(M=Sr,Ca)和 YBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-δ)的系列样品,并测量了 T_c 及载流子浓度 nH.综和其他实验结果如 XAFS、中子衍射、XPS 和 Raman 谱等,总结得到:CuO_2平面外的元素替代使得晶格中 O(4)原子偏离其在 YBa_2Cu_3O_7中的最佳位置,导致部分空穴局域于 Ba 位或 CuO 链,因而降低体系中可动空穴的浓度.在这种情况下体系 T_c 的压制主要源自可动空穴浓度 PH 的减少.对加压情况下的退局域化作用作了讨论.     

YBa2-xPrxCu3O7-δ体系中的Pr替代效应

报道了YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)(0≤x≤0.15)体系的超导电性和正常态输运性质的测量。实验结果表明随着Pr在Ba晶位替代量的增加,超导转变临界温度T_c和由Hall系数推算的荷电载流子浓度P_H均单调下降。通过与Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)和Nd_(1+x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)体系的比较研究,作者发现上述三个体系的T_c变化均与载流子浓度的变化相关联。作者进而提出,在YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中Pr的空穴填充效应 关键词：     

零电阻温度达101.4K钇系高T_c超导体

我们研制了YBa_2(Cu_(1-x)Sn_x)3O_(7-δ)超导体,其中 x=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05.发现当 x=0.03时,零电阻温度达92K.但是经过适当剂量中子和γ-射线辐照后,该样品零电阻温度达101.4K.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)系高Tc超导体中的铜氧互作用

本文用子团模型模拟了在高Tc超导材料YB_2Cu_3O(7-δ)中铜氧原子(离子)间的相互作用,在局域密度近似下求解HFS方程的自给解的DV-X_α方法研究了一种可能的YBa_2Cu_3O_(7-δ)晶体结构模型基础上存在的各种不同的铜氧离子间的电子转移,键结合及费密面附近的态密度。     

涂层导体用CeO_2帽子层的表面特征及其温度依赖性

涂层导体中,作为多层织构模板中的最上层,帽子层的表面形貌、晶粒尺寸、表面粗糙度、平整度、致密度等表面特征将直接影响其上YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层的形核、织构形成和外延生长,表面特征的优化成为近期涂层导体缓冲层研究的重点.采用磁控溅射方法在LaMnO_3/Epi-MgO/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/Hastelloy C276上动态外延生长CeO_2薄膜作为涂层导体帽子层,主要研究了沉积温度对CeO_2薄膜表面特征的影响.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及拉曼光谱仪等对CeO_2薄膜的织构、微结构及表面形貌、表面粗糙度、平整度等表面特性进行细致表征.研究结果表明:CeO_2薄膜的表面特征对沉积温度依赖性强;在沉积温度800℃左右获得了最好的织构和表面,CeO_2薄膜具有最好的(00l)取向,面内半高宽为7.1°,晶粒尺寸接近YBa_2Cu_3O_(7-δ)最高形核密度对应的CeO_2最佳尺寸,薄膜表面连续平整均匀,光滑致密无裂纹,其均方根粗糙度约1.4nm;而且,在此CeO2缓冲层上用三氟乙酸—金属有机沉积方法(TFA-MOD)外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层具有良好的织构及致密平整的表面.     

离子束溅射原位沉积制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

利用离子束溅射技术在ZrO_2衬底上原位制备出YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导薄膜。薄膜的零电阻温度T_(co)=88K,临界电流密度J_c(77K)=5.2×10~5A/cm~2用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜特性。本文结果表明用离子束溅射法可原位沉积制备出高质量的超导薄膜。     

YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)超导体结构相变及其超导电性的研究

我们对YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)(0≤x≤0.07)超导体的结构相变与超导电性进行了系统研究。x射线衍射分析表明样品在x≈0.04时存在一个从正交晶到四方晶的结构相变过程,原胞体积随铁的组分增加而变大。R-T曲线测量得到零电阻温度随铁组分的增加迅速下降到液氮温度以下,零电阻温度T_c(O)随x增大而减小且在结构相变点没有突变。微结构分析表明从正交晶到四方晶的相变过程伴随着孪晶现象的消失。