MgB_2超导体块材的高压合成

利用高压烧结的方法成功地合成出块状MgB2 超导体。所获得的样品具有良好的单相性。低温磁性测量实验和电阻测量实验均表明样品具有高于 39K的超导转变温度。实验结果表明 ,高压合成是制备和研究MgB2 新型金属间化合物超导体的一种非常有效的手段     

MgB_2颗粒超导体I～V特性曲线的回滞现象

本文研究了MgB2颗粒超导体电流-电压(I～V)特性曲线上的回滞现象并用电阻分路结(RSJ)模型进行了初步解释.实验结果表明,这种材料的I～V特性及其回滞现象与超导欠阻尼结相似.在10K、扫描最大电流30mA、电流步径0.1mA的条件下所获得的I～V特性曲线表明:材料的回滞参数βc≈2.34,能隙为2.29meV,这一数值与MgB2超导体π能带上的能隙值～2meV吻合.随着测量温度的升高,I～V曲线回滞的形状及临界电流Ic0的位置会发生变化,IC0在逐渐减小.当温度高于12K时实验检测到I～V曲线上存在小突起,这一奇特现象有待于进一步的研究.     

金属Ag掺杂MgB_2超导体的低温活化烧结

较之高温制备,低温活化烧结技术可有效避免MgB2超导块体制备中的一些问题,如Mg易挥发、高温MgB2晶粒长大、结晶度高等问题.为进一步提高超导块体的载流能力,J Shimoyama等采用金属Ag掺杂并在550℃烧结72h后获得了高性能的MgB2超导体,使得金属Ag成为低温活化烧结的有效组元.然而,对金属Ag低温活化烧结MgB2超导块体的成相机理尚缺乏系统的分析和理解.本文系统研究了金属Ag掺杂MgB2超导块体的成相动力学过程,发展了金属Ag掺杂低温活化快速制备技术,结合液相活化烧结理论阐述了金属Ag掺杂MgB2块体的低温活化烧结机理.     

CeO_2掺杂MgB_2超导材料的特性研究

以Mg粉、B粉、Ce O2粉末为原料,用真空固相反应法制备了系列按1Mg B2+x Ce O2摩尔量比Ce O2掺杂的样品,其中x=0,0.03,0.06,0.09,0.13,0.135,0.14。通过X-射线和扫描电子显微镜,分析了样品的成相和织构。除Mg B2和少量Mg O相外,在Ce O2掺杂的样品中还检测到了Ce B6和少量残留的Ce O2相。XRD的计算表明,随着Ce O2掺杂量的增加,Mg B2的平均晶粒尺寸受到了明显的压制,且Ce B6相含量增加。电阻-温度特性测量表明,掺杂量在x=0.06以内时,Mg B2的超导电输运特性无明显影响,正常态电阻率低,超导转变温度(Tc)超过38K,转变宽度($Tc)小于1K;掺杂量大于0.09以后,观察到正常态电阻率升高,超导电性快速退化;超过0.14后,尽管存在电阻转变,但在测量温度范围内已观测不到零电阻效应。实验除展示Ce O2掺杂抑制Mg B2的成相和晶粒生长外,同时表明晶粒尺度的大小和分布对Mg B2的超导特性影响显著。     

原位法MgB_2-B_4C复相超导体合成及相含量调控研究

以B4C和Mg为原料合成的MgB2-B4C复相超导体具有高的临界电流密度(Jc)和高的超导转变温度(Tc),是一种有潜力的实用MgB2超导材料,其成相机理对复相MgB2超导体的相含量调控和磁通钉扎研究具有重要意义。结合经典烧结理论,研究了B4C-Mg真空固相烧结制备MgB2-B4C复相超导体的超导相形成和晶粒生长过程,给出了B4C-Mg的金斯特林格扩散模型和MgB2晶粒生长过程。通过选择B4C原料粒径,MgB2-B4C复相超导体超导相体积相含量在18%-88%范围可控。相含量88%的MgB2-B4C复相超导体临界转变温度达33.5K,转变宽度1.5K。10 K环境6T外场下电流密度可以达到1×104A/cm2,表明MgB2-B4C复相超导体具有良好的磁通钉扎行为。     

MgB2超导体的正电子湮没研究

本文利用正电子湮没技术（PAT）对不同密度的MgB2样品分别进行了测定，结果发现正电子在MgB2中自由态的湮没时间（本征寿命τ1）和在捕获态的湮没时间（缺陷寿命τ2）比其他高温超导体都明显要高，这反映了MgB2的体电子浓度相对于其它超导体要低，可能归因于MgB2超导材料本身的晶体结构和化学组成，MgB2超导材料的正电子寿命不仅与晶体的结构缺陷，而且与样品的密度或孔隙度有关．     

MgB2颗粒超导体临界电流的温度特性研究

通过制备MgB2/MgO超导复合材料,获得了典型的MgB2弱连接颗粒超导体,并测量了该样品在不同温度下的Ⅰ-Ⅴ特性曲线.在Ⅰ-Ⅴ曲线中,我们发现:当电流超过临界电流时,电压随着电流先是缓慢的增长,在电流升到一定值时,电压有一个很陡的突变.我们对这一变化进行了研究,认为这是由于MgO杂质使MgB2的晶界效应增强所引起的.该样品的临界电流和温度的关系满足:jc(T)∝(1-T/Tc)1/3,利用三维Josephson结网络系统的渗流模型进行计算发现,当颗粒超导系统处于非均匀状态时,临界电流和温度满足关系式jc(T)∝(1-T/Tc)4/3,这一结果和我们的实验符合的非常好.     

强磁场诱导生长MgB_2超导体的磁各向异性研究

通过磁场诱导技术,我们制备出具有织构化取向的MgB2超导体.样品X衍射图显示晶格参数发生变化,随着诱导磁场的增加晶格参数a逐渐递减;当诱导磁场达到10T将会导致晶格变形,影响晶粒尺度大小;分别对诱导磁场为2T、4T、6T、10T样品进行磁测量,可发现临界电流得到明显提高,并且不可逆场也有所提高,样品表现出磁各向异性.     

MgB2超导体的正电子湮没研究

本文利用正电子湮没技术(PAT)对不同密度的MgB2样品分别进行了测定,结果发现正电子在MgB2中自由态的湮没时间(本征寿命τ1)和在捕获态的湮没时间(缺陷寿命τ2)比其他高温超导体都明显要高,这反映了MgB2的体电子浓度相对于其它超导体要低,可能归因于MgB2超导材料本身的晶体结构和化学组成,MgB2超导材料的正电子寿命不仅与晶体的结构缺陷,而且与样品的密度或孔隙度有关.     

新型超导体MgB2和MgCNi3热、电输运性质研究

报道了两种新型超导体MgB₂,MgCNi₃和氧化物高温超导体Bi_{2< /sub>Sr2Ca0.9Ce0.1Cu2O8+y 的热导率-温度关系和电阻率-温度关系.实验发现氧化物高温超导 体在进入超导态后热导有所上升，出现极大值后再下降，而MgB2和MgCNi3 则单调下降. 由Wiedemann-Fra 关键词： 热导率 超导体 2}')" href="#">MgB₂ 3')" href="#">MgCNi₃     

MgB2超导线拉伸性能研究

MgB2 是一种新型超导材料, 它具有较高的临界温度和较低的原料价格. 随着磁约束核聚变实验技术的发展, 未来的托卡马克磁体系统的低场部分磁体有希望使用 MgB2 CICC 导体绕制. CICC 导体的有限元分析需要以超导线的应力-应变函数为基础. 本文中, 来自西部超导公司( WST) 及 Hyper Tech 公司的两种 MgB2 超导线被测试了抗拉强度与弹性模量. 未反应的超导线在室温下的拉伸曲线被用多项式及指数函数拟合. 实验发现西部超导公司的 MgB2 线材在各种条件下的拉升强度都高于 Hyper Tech 线材. 室温下未反应的 MgB2 超导线的应力-应变关系可以用指数函数恰当地拟合, 并且表达式比多项式函数的拟合结果更简单. 超导线的应力-应变函数可以为CICC 导体数学模型的建立提供参考.     

压强对二硼化镁超导电性的影响

基于强耦合理论的 Mc Millan公式 ,研究了压强对 Mg B2 超导电性的影响 ,得到了与实验趋于一致的结果 ,进一步表明了 Mg B2 的超导机制应在 BCS理论框架下讨论。并同时探讨了压强对 Mg B2 超导电性影响的物理机制     

MgB2超导薄膜正常态电阻特性研究

研究了MgB2超导薄膜正常态电阻的影响因素,探讨了与之相应的超导电性机制。MgB2超导薄膜样品采用两步异位退火的Mg扩散方法制备,通过电阻~温度曲线测量、扫描电子显微镜形貌观测和光学金相显微镜观察等方法研究了所制备薄膜的基本特性。实验结果表明,先驱硼薄膜的纯度严重影响着所生成的MgB2超导薄膜的转变温度,退火温度越高,影响越大;退火温度高的样品,正常态电阻大;退火时间长的样品正常态电阻大。     

晶格常数与掺杂MgB2体系超导电性及硬度均衡值ηcp的关系

依据现有的MgB2掺杂实验,通过对掺杂MgB2体系超导电性与其晶格常数的研究,发现具有较好的规律性.因此本文提出用晶格常数作为掺杂MgB2超导电性的一个判断标准.为了得到晶格常数随掺杂元素及掺杂比例的变化规律,我们又研究了晶胞体积与掺杂MgB2体系硬度均衡值ηcp的关系,发现也具有较好的规律性.这些结果对掺杂二硼化镁超导电性的研究工作及今后实验工作者掺杂元素和掺杂比例的选取都有很好的指导意义.     

MgB2中的MgO纳米管

为观察MgO在MgB2超导样品中的影响和存在形式,通过在MgB2胚体样品之外,增加周围MgO量的实验方法,经过4 h 750℃的烧结,在制备好的MgB2超导样品内得到了壁厚是约4纳米,直径在50～80纳米,长为30～40微米以上的氧化镁(MgO)纳米管.在MgB2样品表面可以看到少量直径是200～300纳米的氧化镁(MgO)亚微米线.经过扫描电镜的能量损失谱和透射电镜EELS分析测量,证明了纳米管中没有硼元素.实验观测也表明这些氧化镁(Mgo)纳米管是由许多氧化镁(MgO)纳米晶片组成.     

MgB2涡旋液体相研究

近来几个超导研究小组相继报导MgB2磁通线的涡旋相图具有与高温超导体相似的特性,而且该超导体电阻率在外场中展宽的超导区大部份对应涡旋液体相.本文发展了一种新的求导超导体有效钉扎势方法,并利用MgB2电阻在外场中展宽测量数据,发现在超导转变区,其有效钉扎势相应温度的函数关系分为两个区域,其中一个区的热激活能和温度的关系是线性的,另外一个区是非线性的.这明确表明与F. Bouquet et al(Nature, 411(2001), 448)发现高温超导体YBa2Cu3O7-δ具有两个涡旋液体相相类似.MgB2的涡旋液体相也同样具有两个不同的液体相.     

MgB2颗粒超导体Ⅰ～Ⅴ特性曲线的回滞现象

本文研究了MgB2颗粒超导体电流-电压(Ⅰ～Ⅴ)特性曲线上的回滞现象并用电阻分路结(RSJ)模型进行了初步解释.实验结果表明,这种材料的Ⅰ～Ⅴ特性及其回滞现象与超导欠阻尼结相似.在10 K、扫描最大电流30 mA、电流步径0.1mA的条件下所获得的Ⅰ～Ⅴ特性曲线表明:材料的回滞参数βc≈2.34,能隙为2.29 meV,这一数值与MgB2超导体π能带上的能隙值～2 meV吻合.随着测量温度的升高,Ⅰ～Ⅴ曲线回滞的形状及临界电流Ⅰco的位置会发生变化,Ⅰco在逐渐减小.当温度高于12 K时实验检测到Ⅰ～Ⅴ曲线上存在小突起,这一奇特现象有待于进一步的研究.     

MgB2混合态热导率的反常增强

测量了MgB2多晶样品的混合态热导率,磁场强度为0-7 T,温度范围为5-45 K.实验结果显示MgB2热导率在低场下迅速上升,高场下趋于饱和,这与MgB2的二能隙电子结构有关.对实验结果的分析指出,低温强场下MgB2多晶样品热导率的显著增强无法完全用电子热导来解释,并对此进行了讨论.     

MgB2超导体块材的高压合成

利用高压烧结的方法成功地合成出块MgB2超导体。所获得的样品具有良好的单相性,低温磁场测量实验和电阻测量实验均表明样品具有高于39K的超导转变温度。实验结果表明,高压合成是制备和研究MgB2新型金属间化合物超导体的一种非常有效的手段。