关于我国超导研究近况

最近十年来,我国科学家在超导研究和开发上做出了较多成果,累计发表学术论文2000多篇。在探索新的超导材料,研究高温超导材料的电磁性质、高温超导体的弱连接效应,发展铜氧化物材料的实用成材技术,薄膜技术,发展高温超导电子器件等方面,都做出了有先进水平的成果,有些方面处于世界前列。我国科学家研     

激光一步制膜法制作超导薄膜

纽约州立大学布法罗分校的一个研究小组宣布了一种产生新高温超导材料薄膜的一步成膜激光技术.激光制膜法是第一种无须在氧气气氛中将薄膜高温退火的方法,布法罗分校的D.T.Shaw说:“退火是超导材料制作工艺中最困难的环节.”许多科学家预言新的陶瓷超导体将在薄膜电子器件(如约瑟夫孙结器件)中首先得到实际应用. 布法罗分校的纽约州超导研究所副所长Robert Hamilton说明了这种制膜法.氟化氩激光器产生的193nm激光脉冲照射钇、钡、铜的氧化物制成的粉末靶,使它蒸发,蒸气沉积在离靶7.5cm、加热到400℃的一块基片上.这个过程发生在一个充0.00…     

镍氧化物超导研究——非常规高温超导研究的重要启示

最近几年,镍基氧化物超导材料方面的研究进展吸引了广大科研工作者的密切关注,其原因是镍基超导的母体RNi O2(R为稀土元素)与铜氧化物高温超导母体之一Ca Cu O2具有相似的晶体结构,而且其最外层轨道电子排布(3d9)与众多的铜氧化物超导体的母体相似。因此,对相关镍氧化物进行深入的探索和研究,可以帮助我们进一步理解非常规高温超导的物理起源。文章对近年来镍基超导材料的发展进行了概述,主要包括镍基薄膜中超导电性的发现;112相的晶体结构和电子结构;薄膜生长条件的优化及相关研究进展和相图。最后,对镍基超导材料的发展给出简要总结和展望。     

高温超导体组合薄膜和相图表征高通量方法

铜氧化物超导体和铁基高温超导体是已知的两类高温超导体,研究高温超导机理是如今超导领域最具有挑战性的前沿课题.构建高温超导的高维精确相图、寻找决定超导转变温度的关键物理量可以为高温超导机理做好实验铺垫.对于铜氧化物高温超导体,多种自由度的相互关联与耦合使其相图呈现出复杂性与多样性.现有的研究方法在构建高维“全息”相图及获取定量化物理规律等方面面临着难以克服的困难,而材料的高通量制备与表征技术可以在相图空间实现参量的线扫描甚至面扫描,有望快速建立可靠的高温超导高维相图和高温超导关键参量数据库,并从中提取重要的统计物理规律.本文从阳离子掺杂、母体氧掺杂、双电层晶体管(静电场/电化学)、磁场等几个调控维度,回顾了主要基于输运手段获得的铜氧化物电子态相图,介绍了基于脉冲激光沉积技术和分子束外延技术的组合薄膜生长方法以及与之匹配的跨尺度选区输运测量技术,展示了高通量技术在高温超导研究中的初步应用.高通量实验技术与超导研究结合,逐步形成了新兴的高通量超导研究范式,将在构建高维精确相图、突破高温超导机理、推进超导材料实用化等方面发挥不可替代的作用.     

高温超导薄膜及器件应用

高温超导 ( HTS)氧化物材料具有层状晶体结构 ,这样它们除了具有较高的超导临界转变温度外 ,还有一些其它的特殊性质 .对这些性质研究利用 ,可使 HTS材料得到广泛应用 ,特别是 HTS薄膜材料 ,现在很多 HTS薄膜器件已得到成功应用 .     

高温超导薄膜及器件应用

高温超导（ＨＴＳ）氧化物材料具有层状晶体结构，这样它们除了具有较高的超导临界转变温度餐，还有一些其它的特殊性质，对这些性质研究利用，可使ＨＴＳ材料得到广泛应用，特别是ＨＴＳ薄膜材料，现在很多ＨＴＳ薄膜器件已得到成功应用。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜微结构的同步辐射三维倒空间扫描研究

高温超导薄膜因其微波表面电阻低,可用于尖端高温超导微波器件的制作.然而由于高温超导材料特殊的二维超导机制和极短的超导相干长度,高温超导材料的微波表面电阻对微结构特别敏感.为了探究高温超导材料微结构和微波电阻的联系,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在(001)取向的MgO单晶衬底上生长了不同厚度的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜.电学测量发现不同厚度的样品超导转变温度、常温电阻差别不大,但超导态的微波表面电阻差异很大.同步辐射三维倒空间扫描(3D-RSM)技术对YBCO薄膜微结构的表征表明:CuO₂面平行于表面晶粒(c晶)的多寡、晶粒取向的一致性是造成超导态微波表面电阻差异的主要原因.     

我国高温超导材料研究进展

本文概述了我国在高温超导材料研究方面的最新进展，较系统地介绍了超导块材和薄膜的制备方法及性能，并简单地介绍了高温超导材料在超导量子干涉器件、超导天线、磁屏蔽和磁通变换器等方面的应用．     

高温超导太赫兹辐射源与检测器

利用超导约瑟夫森器件中的约瑟夫森效应,超导材料可用于制备太赫兹辐射源和高灵敏的检测器。由于高温超导材料的能隙较高,因此用高温超导材料制备的太赫兹辐射源与检测器具有工作频率广、工作温度高等优点。文章将简要介绍南京大学超导电子学研究所在高温超导双晶晶界约瑟夫森结检测器和高温超导本征约瑟夫森结太赫兹辐射源等方面的工作进展。     

铁基高温超导体电子结构的角分辨光电子能谱研究

铜氧化物超导体和铁基超导体是人类相继发现的两类高温超导家族,它们的高温超导机理是凝聚态物理领域中长期争论但悬而未决的重大问题.对铁基超导体广泛而深入的研究,以及与铜氧化物高温超导体的对比,对于发展新的量子固体理论、解决高温超导机理、探索新的超导体以及超导实际应用都具有重要意义.固体材料的宏观物性由其微观电子结构所决定,揭示高温超导材料的微观电子结构是理解高温超导电性的前提和基础.由于角分辨光电子能谱技术具有独特的同时对能量、动量甚至自旋的分辨能力,已成为探测材料微观电子结构的最直接、最有力的实验手段,在高温超导体的研究中发挥了重要作用.本文综述了在不同体系铁基超导体中费米面拓扑结构、超导能隙大小和对称性、轨道三维性和选择性、电子耦合模式等的揭示和发现,为甄别和提出铁基超导新理论、解决高温超导机理问题提供重要依据.     

谱线强度法所测得温度的物理意义

从统计热力学的角度分析了电子温度和激发温度的不同。明确的指出谱线强度法所测得的是重粒子内部电子的激发温度而不是自由电子温度。在热力学平衡态下等离子体激发温度与电子温度相同,在热力学非平衡态下激发温度与电子温度不同。在对真空室中电弧加热发动机羽流的研究中,采用谱线强度法测量了羽流的表观激发温度,同时采用Langmuir探针法测量羽流的电子温度,两种温度之间的巨大差异证实了谱线强度法所测得的温度不是电子温度。     

温度误差对激光陀螺零偏温度补偿精度的影响分析

分析了温度测量误差对环形激光陀螺(RLG)零偏补偿精度的影响,通过仿真,在动态温度模型中,发现温度测量误差主要通过温度变化率对补偿结果产生影响,提出了该模型在陀螺零偏动态温度补偿中是否考虑温度测量误差的标准。仿真结果表明,对使用的温度补偿模型与温度传感器而言,在温度补偿精度明显小于0.001°/h时,要考虑温度测量误差的影响。     

带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计

针对分布式光纤温度传感系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing System,DTS)在线测温精度不高的问题,提出了使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)解调仪对DTS进行温度补偿。对不带温度补偿的DTS进行了温度测量和数据分析,证明了进行温度补偿的必要性。设计了带温度补偿的DTS并进行了温度测试。实验结果表明,在使用FBG解调仪对DTS进行温度补偿后,DTS的温度精确度可以达到0.3℃。     

非简谐振动对石墨烯量子电容和热稳定性的影响

采用固体物理理论和方法,研究了单层石墨烯的量子电容和它的温度稳定性随温度和电压的变化规律,探讨原子非简谐振动对它的影响.结果表明:(1)当电压一定时,单层石墨烯的量子电容和温度稳定性系数均随温度升高发生非线性变化,电压小于2.3 V时,量子电容随温度升高而增大,温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快增大,电压高于2.3 V时,量子电容随温度升高先增大后减小,而其温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快减小.温度一定时,量子电容只在电压值为0.4～2.8 V范围内才变化较小,而电压值大于2.8 V时,量子电容迅速减小并趋于0;(2)与简谐近似相比,非简谐项会使石墨烯量子电容有所增大,且温度愈高,两者的差愈大,非简谐效应愈显著,温度为300 K时,非简谐的量子电容要比简谐近似的值大0.33%,而温度为1 000 K时,差值增大到1.47%;(3)电压在1.5～1.8 V之间,而温度低于800 K时,石墨烯量子电容的温度稳定性系数最小且不随温度而变,储能性能的温度稳定性最好;(4)非简谐项会使它的量子电容热稳定性系数比简谐近似的值增大,且增大的情况与温度有关,当温度为400 K时量子电容热...     

水蒸气超高温热泵系统的实验研究

近年来以低温室效应(GWP)的制冷剂的蒸汽压缩式高温热泵一直是余热回收领域的研究热点.为获得更高的输出温度,本课题组搭建了一台采用自然工质水作为循环冷媒的超高温热泵样机并进行了实验测试.实验结果表明蒸发温度为80℃,冷凝温度从115℃升至145℃时,热泵的COP从4.88降至1.89.在85℃蒸发,117℃冷凝时,最高...     

固体吸附式制冷系统性能的实验研究

搭建了吸附系统性能实验装置和吸附式制冷实验台,将活性炭与铝屑混合配置作为研究对象。实验表明:当活性炭与铝屑的混合比例为10:7时,该混合吸附剂吸附率最大;解吸温度从82℃升到96℃时,蒸发温度与解吸温度成负相关,当解吸温度为96℃时,蒸发温度最小为14.2℃;解吸温度从82℃升到96℃时,系统COP与解吸温度成正相关,当解吸温度为96℃时,系统COP最大为0.212。     

1310nm波段石英晶体旋光性的温度效应测试研究

为了测试温度对1310nm波段石英晶体旋光性的影响,采用高低温试验箱作为温控器,设计了双光路检测系统对石英晶体在1310nm波段旋光性的温度效应进行测试研究。实验结果表明,在-10～20℃温度范围内,对于确定波长的光,随温度的升高,石英晶体的旋光率增大;在25～50℃温度范围内,随温度的升高旋光率减小;对于同一温度,波长越长旋光率越小。根据测试结果求解Sellmeier方程得出了Sellmeier方程的常数与温度的关系式,从而可以得出任意温度下不同波长对应的石英晶体的旋光率。     

光纤布喇格光栅低温传感的特性研究

从光纤布喇格光栅的温度传感模式出发,对光纤布喇格光栅的温度传感特性进行了分析,推导出了光纤光栅的一阶与二阶温度灵敏度系数,并运用MATLAB对实验数据进行了拟和,所得多项式和理论值吻合得很好.并对低温传感进行了实验,将在常温下得出的多项式进行了热光系数的修正,所得的结果同时符合常温与低温的传感特性,解决了低温与常温情况下的理论计算与实验的不一致性.     

小型复叠式空气源热泵采暖系统性能影响因素的实验研究

本文探讨了循环水流量﹑热水温度及环境温度等参数对小型复叠式空气源热泵采暖系统性能的影响。实验结果表明:在一定温度范围内,随着制取热水温度的升高,热泵的制热量逐渐降低,热泵的输入功率逐渐增大,系统COP呈下降趋势;当制取的热水温度相同、环境温度较高时,热泵的制热量、热泵平均COP值较高;在一定流量范围内,循环流量越大,热泵的制热能力越高,当制取热水的温度相同时,大循环流量下高温环路的压缩机排气温度越低,运行越稳定。     

研究温度波的传播特性

根据振动与波的原理,把样品上某点温度随时间的周期性变化看作一种振动,把这种温度变化向外传播的过程看作波动,引进温度波,说明样品上各点温度随时间、距离的变化;采用一维模型,写出温度波的传播方程.考虑到样品(铜棒)散热,引进衰减系数,描述温度幅度随频率及传播距离的变化关系.利用傅里叶变换分析实验数据,得到温度波幅度与角频率、位置的对应关系.根据温度幅度衰减公式拟合数据,算出基频及倍频对应的衰减系数.结果说明:衰减系数与温度波的频率相关,温度波的频率越高,衰减系数越大,温度幅度衰减得越快.