YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导膜的Raman标定

ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高温超导膜的Ｒａｍａｎ标定张鹏翔１，２，Ｈ．－Ｕ．ＨＡＢＥＲＭＥＩＥＲ２，Ｍ．Ｃａｒｄｏｎａ２（１云南工业大学材料科学与工程系昆明云南６５００５１中国）（２Ｍａｘ－Ｐｌａｕｄ－ＩｎｓｔｉｔｕｔｆüｒＦｅｓｔｋｏｒｐｅｒｆｏｒｓｃ...     

高温超导材料YBa2Cu3O7-δ在可见光区的电场调制光反射光谱

本文报道了用调制光谱手段对YBa₂Cu₃O_7-δ化合物所进行的光学测量和研究。从对可见光区调制光谱结构的分析和讨论表明调制光谱可以用于研究超导体化合物的电子态结构。从而提出了又一种研究高温超导材料光学特性的新的测试手段。 关键词：     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体磁弛豫

我们用振动样品磁强计研究了多晶和熔融织构 YBa_2Cu_3O_(7-δ)样品磁弛豫特性.发现在液氮温度77K 下,两种样品的零场冷磁化强度 M 仍随时间 t 呈对数衰减.表明 P.W.Ander-son 的经典磁通蠕动理论在该温度下适用于高 T_c 氧化物超导体.实验还给出了磁弛豫S=-((?)M)/((?)lnt)随外场的变化关系.对于多晶样品,当外场 B>B~*(穿透场),S 正比于 B~(-α),文中对这一关系进行了解释.     

液氮温区超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)的获得

本文以实验为基础，简要而系统地介绍了氧化物高温超导ＹＢＣＯ体系中超导体ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ材料的实验室生产过程     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的微波特性

本文对YBa_2Cu-3O_(7-δ)材料的表面阻抗的系列研究工作进行了归纳.与经典超导体相比,该类氧化物超导体的微波表面电阻在低温区所呈现的反常,当源于材料的内在特性.我们认为它是材料中存在一定量的未配对载流子所致;而其中 CuO 链的影响是应当考虑的.基于YBa_2Cu_3O_(7-δ)的格胞排序组构,借鉴 Allender 模型,我们提出了修正电导率σ.∝ln(Δ/(?)ω)·[c_1e~(-Δ/K_BT)+(1-c_1)((K_BT)/Δ)]来表征材料的传导电性.基于该设想的微波表面阻抗理论值能很好地吻合实验数据;进而,据此可估计出 YBa_2Cu_3O_(7-δ)的序参数值.如 H_c_1H_c_2,ξ,Δ(0),l.     

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)中的磁有序和超导电性

我们在一块 Y-Ba-Cu-O 的薄膜上发现存在两次电阻转变,其一发生在120K 到室温的某一温度,另一个转变总是发生在90K.微型磁扭摆实验及 A.C 磁化率实验表明发生在较高温区的电阻跃变伴随着磁有序化;而发生在90K 的跃变是超导转变.作者认为发生在高温区的磁有序与氧空位的完全有序和 Cu^(3+)/Cu^(2+)的比值有关.     

低能离子对高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的表面改性和机理

低能氩离子束轰击并后退火处理的离子束表面改性,会影响高温超导薄膜的表面结构和超导特性,但是其中的深刻微观机理不清楚.本文通过连续改变离子束轰击时间,系统研究了离子束表面改性对于超导膜结构和临界电流密度的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、J_(c-scanning)测试表征样品的结构特性和超导特性,并得出内应变、氧空位缺陷等参量.研究表明,经过表面改性的钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_(7-δ),YBCO)薄膜,随轰击时间增加表面形貌会变得更加均匀致密,a轴晶粒消失,并且临界电流密度有了显著的提高.由化学键收缩配对模型分析得出,临界电流密度的提高与薄膜内应变增大和引发的局部YBCO结构中Cu—O键收缩有关.     

添加Dy_2O_3的YBa_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

掺入Dy2O3的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)粉末样品采用固相反应方法制备获得。XRD的Rietveld精修和SEM都显示Dy2O3和YBCO并存。随着添加相成分的增加,YBCO的开始转变温度Ton、超导临界温度Tc和零电阻温度Tc0都单调减小。对于某一固定的磁场,温度为77K,当x=0.05时,样品的临界电流密度Jc有最大值。磁场中,微量的Dy2O3的添加,使得YBCO临界电流密度增大。Jc的这些特征行为来自D2O3的添加导致的两方面的共同作用,一方面是超导性的变化,另一方面纳米尺寸范围内的空间分布的非均匀性。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)陶瓷超导体的颗粒超导电性特征

通过测量 YBa_2Cu_3O_(1-δ)单相多晶样品的结构、超导电性、磁阻、Hall 效应以及交流磁化率等特性,系统地研究了其颗粒超导电性以及输运性质.首次观察到了负磁阻效应、迴滞、Hall 系数反常等现象.就晶粒间界对样品电子输运特性和超导电性产生重大影响的物理起源作了分析,还给出了有关其电子结构和超导电性的一些特征参数.     

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.     

关于YBa_2Cu_3O_(7-δ)在200K附近的比热反常

本文采用扫描法对四个具有同一配方而烧结次数不同的样品作了液氮温度以上的比热测量,发现在200K 附近存在比热反常现象,并且随着烧结次数的增多其比热变化反而减弱,与T_c 处的反常呈相反趋势.对原材料 CuO 的比热测量结果表明这一反常不是 YBa_2Cu_3O_(7-δ)样品中 CuO 杂质相所产生.     

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.     

高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)双晶约瑟夫森结的输运特性随晶界角的变化

高温超导双晶约瑟夫森结在超导电子器件方面具有重要应用,对其输运特性的研究对理解高温超导的d波对称性也有重要意义.我们在晶界角分别为24°、30°和36°的SrTiO_3对称双晶衬底上,利用脉冲激光沉积方法生长了YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导薄膜,进而利用紫外曝光和离子刻蚀制备了YBCO双晶约瑟夫森结,测量了其输运特性随晶界角的变化.在结样品的超导转变曲线中观测到由双晶晶界引起的电阻拖尾现象,按热激活相位滑移理论对其的分析表明,随着晶界角的增大,YBCO双晶结可能从S-N-S型转变为S-I-S型结.通过伏安特性曲线的测量确定了结的约瑟夫森临界电流Ic、临界电流密度Jc及正常态电阻Rn等特性参数随晶界角的变化,发现近似有标度关系I_cR_n∝J_c~(0.6).随着晶界角的增大,我们观测到Jc随温度下降从单调增加转变为非单调变化,在10K~20K和30K~40K之间出现局部极小值,分析表明这一现象很可能与由YBCO超导能隙的d波对称性所导致的结界面处隙间态的出现相关.     

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。     

暂态热重法分析混合导电材料YBa_2Cu_3O_(7-δ)的透氧性能

用暂态热重法研究了 YBa2 Cu3O7-δ(YBCO)粉末在不同的温度下 N2 → O2 → N2 交变气流中的吸氧、脱氧过程 ,估算了其在不同温度下的氧吸附速率、氧脱附速率。结果表明 ,YBCO对氧有强烈的选择吸附性 ,并且其吸氧、脱氧过程是可逆的 ,氧吸附过程较迅速 ,而氧脱附过程则较缓慢 ;氧吸附或氧脱附过程在开始阶段是表面扩散 ,以后主要是体扩散。     

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.     

高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)的远红外反射光谱

测量了高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)(T_c=90K)的远红外反射光谱,温度变化范围为4.2—200K。在30—360cm_(-1)光谱区间内出现了六个结构:S_1,S_2,N_1,N_2,N_3和N_4。S_1和S_2仅在超导态中出现,而其他四个结构在超导态和正常态中都存在。我们将s_1和S_2与超导能隙联系起来,认为N_i(i=(1—4))是材料的横光学声子反射带     

BaCuO_2的添加对YBa_2Cu_3O_(7-δ)临界电流密度的影响

掺入BaCuO2杂相的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)粉末样品采用固相反应方法制备获得。XRD的Rietveld精修显示BaCuO2杂相和YBCO并存。在YBCO+xBaCuO2(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3)的一系列样品中,当x=0.05时,样品的临界电流密度最大。在磁场中,微量BaCuO2杂相的添加,使YBCO的临界电流(Jc)提高了,但超导转变温度(Tc)稍微有所下降。临界电流密度的这些特征行为来自于两方面的共同作用,一方面是超导性的变化,另一方面纳米尺寸范围内的空间分布的非均匀性。     

YBa_2Cu_3O_(7-y)单晶体的研制

用助熔剂缓冷法成功地生长出了YBa_2Cu_3O_(7-y)单晶体。晶体的最大尺寸可达2×1×0.5mm~3。单个晶粒的粉末X射线衍射确认该晶粒为正交的YBa_2Cu_3O_(7-y)相。劳厄照相证明此晶粒为单晶体。对上述单晶体的交流磁化率测量表明,该晶体的超导转变温度为90.5K。对生长中观察到的一些现象也进行了简单讨论。