非晶态超导合金Zr87.7Si12.3中结构弛豫和结晶化对超导

对非易态超导合金Zr_87.7Si_12.3,在适当的温度下进行了lh等时退火处理.测量了其结构、超导临界参量T_c,H_(C2)及其转变宽度ΔT_c,ΔH_c2等的变化.发现些与金属-金属型非晶态合金不同的变化规律,并结合在结构弛豫过程中所发生的拓扑短程有序化和化学短程有序化,以及相应的结晶化机制,对实验结果作了讨论. 关键词：     

后处理工艺及氧含量对n型氧化物超导体Nd_(1.85)Ce_(0.15)CuO_(4+δ)超导转变的影响

本文着重研究了 N_2气氛中不同温区退火及降温过程对 n 型氧化物超导体 Nd_(1.85) Cc_(0.15)·CuO_(4+δ)超导转变的影响,在样品的低温电阻测试中发现了一系列电阻降落台阶,表明 Nd_(1.85)·Cc_(0.15)CuO_(4+δ)除了目前已知的起始温度为25K 的超导转变之外,还可能存在其它的超导转变.热重实验表明,Nd_(1.85)Cc_(0.15)CuO(4+δ)在后处理过程中有几种不同的失氧过程,它们对样品超导转变的作用明显不同.X-射线衍射结果表明,具有不同电阻转变特性的样品,其结构无明显差别.SEM,EDAX 和 TEM 实验结果表明在 Ce 均匀掺杂的样品中形成不同超导转变的主要原因是 T'相晶格中氧含量及其有序化程度的差异.     

非晶态合金La_(72)Si_(28)晶化过程中生成的新亚稳超导相

本文报道了在非晶态合金La_(72)Si_(28)晶化过程中生成新亚稳超导相的实验结果。非晶态合金La_(72)Si_(28)是用液态急冷法制备的,该合金经250℃,30min热处理后,得到了一个新的亚稳超导相,该相具有正交结构,其晶格参数为a=9.121,b=6.821,c=3.833,超导临界温度T_c为3.02K,高于目前已知的La-Si系超导相的T_c值。     

硅烯/d_(x~2-y~2)+id_(xy)混合波超导隧道结隧道输运性质研究

运用Blonder-Tinkham-Klapwijk (BTK)理论研究了硅烯/d_(x~2-y~2)+id_(xy)混合波超导隧道结的隧穿性质.研究发现:垂直施加的电场、超导配对势的方向角和两种混合波配对能隙的比值Δ_1/Δ_0强烈地影响正常反射、Andreev反射和隧穿电导的值;当两种混合波的序参量比值较大时,隧道谱线在外加偏压E=Δ_1处出现谐振峰;系统的隧穿电导、正常反射幅和Andreev反射幅随超导方向角成周期性变化,变化周期为π/2;由于d_(xy)-波的存在,通过改变外加电场可以对隧穿电流加以调控.     

IMD-MgB_(2)超导线材的研究进展

中心镁扩散技术(IMD)自2003年被Giunchi等人首创以来,国内外学者系统地揭示了Mg与B反应机制,MgB_(2)烧结成相过程及掺杂物的影响;IMD-MgB_(2)线材具有致密的MgB_(2)层,J_(e)远高于同等条件下传统PIT法制备的线材.目前IMD-MgB_(2)百米级线材已被成功制备,为IMD-MgB_(2)超导线材的生产应用奠定了基础.本文首先简要介绍了IMD-MgB_(2)超导线材的发展历程,其次讨论了对线材超导性能影响的相关因素,包括B粉和C掺杂、有效的MgB_(2)层密度、晶粒尺寸、粉末填充系数、线材直径、热处理条件及线材的交流损耗,最后简述了IMD-MgB_(2)超导线材目前存在的技术难题及未来的工作重心.     

AB合金有序化过程的动力学(Ⅰ)

由原子在点阵中扩散的反应率过程理论,在最近邻近似下,计算了AB合金的长程有序化动力学及长程序为零时的短程有序化动力学。所得结果与前人的实验结论及计算结果相比定性地符合,定量地接近。长程有序化动力学的计算表明,有序化过程存在有孕育期,有c-曲线形式的转变曲线,s近似与exp{-αt²}正比,算得的平衡有序度与前人计算结果相近。长程序为零时的短程有序化动力学的计算表明,σ近似与exp{-βt}正比,此时有序化速率甚快,以致在最快的淬火速率下,样品中也必然存在有一定的短程序,所得的平衡短程序值也符合前人的计算结果。本文是作为继续计算短程有序化动力学的准备及基础。     

PbBi3低温合金薄膜的制备和超导性质

铋(Bi)和铅(Pb)都是重元素,有很强的自旋-轨道耦合作用,由于原子半径接近,可形成丰富的原子取代合金结构.尽管对高温合金相有了较深入的研究,但对其低温物相的结构和超导物性的认识还很不全面.本文采用低温共沉积和低温退火的方法,在Si(111)-(7×7)衬底上制备了一种基于Bi(110)单晶结构中部分Bi原子被Pb取代的铅铋合金低温相超薄膜新结构,利用扫描隧道显微术(STM)对其结构和电子学性质进行了表征.通过结构表征,确定了合金薄膜表面呈现2^1/2×2^1/2R45°重构的PbBi₃合金相,其母体Bi(110)结构中25%的Bi原子被Pb取代了.通过STM谱学测量,发现合金相PbBi₃为超导相.变温实验表明, PbBi₃相的超导转变温度为6.13 K.在外加垂直磁场下出现的磁通涡旋结构表明PbBi₃薄膜是第Ⅱ类超导体,估算出上临界磁场的下限为0.92 T.测量了由Bi(110)-PbBi₃组成的共面型和台阶型正常金属-超导体异质结中...     

一种铅铋合金薄膜低温相的结构及超导物性表征

铅铋(Pb-Bi)合金超导材料被广泛研究,但对其低温物相的结构和超导物性却知之甚少.本文采用低温共沉积和低温退火的方法,在Si(111)-(7×7)衬底生长的Bi(111)超薄薄膜上制备了铅铋合金薄膜,利用扫描隧道显微术对其结构和电子学性质进行表征.通过结构表征,确定了薄膜中存在相分离,同时存在具有三次对称性的纯Bi(111)相和合金相Pb_(1–x)Bi_x,可归属于部分铋取代的Pb(111)结构.通过电子学性质测量,进一步证实了Bi(111)相中特征的电子学结构及合金相中的超导行为.变温实验表明,合金相Pb_(1–x)Bi_x的超导转变温度是7.77 K,属于强耦合超导体.测量了由Bi(111)-Pb_(1–x)Bi_x组成的正常金属-超导体异质结和超导体-正常金属-超导体异质结中的邻近效应,指出了超导穿透深度可能受界面接触面积的影响.考虑到铋可能具有的拓扑属性, Bi(111)-Pb_(1–x)Bi_x面内异质结界面结构可进一步用于研究其新奇物理效应.     

Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微扩散相场法模拟

纳米级L1_2结构的γ′有序相形态、析出过程和原子排布等对镍基中熵合金强化具有重要作用.本文采用微扩散相场动力学模型探究Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微观机理,以原子占据晶格位置的几率为场变量描述微结构变化,结合反演算法,通过分析γ′相和θ相原子图像演化,序参数变化,体积分数变化等,探讨了γ′(Ni3Al)和θ(DO_(22))有序相的沉淀机制.研究结果表明:Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金无序相有序化动力学过程中,L1_0相和DO_(22)相同时析出, L1_0相逐渐转变为L1_2-γ′相,而传统Ni_(75)Al_(7.5)V_(17.5)合金沉淀序列是先析出L1_0相,L1_0转变为L1_2相后, DO_(22)相在L1_2相的反相畴界处析出. L1_0向L1_2转变时,面心立方晶格a位被Ni原子占据, b位被Al原子和V共同占据.原子等成分有序化形成DO_(22)结构q单相有序畴,随后失稳分解; L1_0结构非经典形核,逐渐转化为L1_2-γ′相并失稳分解. Ni-Al第一近邻原子间相互作用势随温度线性升高,随长程序参数增加逐渐增加; Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金孕育期随温度升高而时间变长.本文研究适用于Ni-Al-V中熵合金设计.     

超导转变温度(Tc)测量的实验

一、引言一些物质在温度低于某一值(T_c)时,其电阻率突然转变为零.这种状态称作超导状态,这类物质称为超导体。T_c 称作超导体的转变温度.不同的超导材料,其转变温度也不同.因而,超导体的转变温度(T_c)是超导材料最基本、最重要的物理参数之一,其它物理量无不与此相关.精确测量超导体的 T_c值已成为超导电性研究中必备的手段.为了培养高水平的接触近代科学前沿的硕士和博士人才,我们连续三年对固体物理、实验物理和低能核物理等专业的研究生开设了超导转变温度(T_c)测量的实验.结果表明,同学们不仅能完成实验要求,掌握实验技     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

YBa_2Cu_3O_(6+ε)中超导相和非超导相的结构

采用单晶 X 射线衍射研究了 YBa_2Cu_3O_(6+ε)晶体中正交非超导相和正交高 T_c 超导相的原胞结构.发现非超导相到超导相的转变与 O(1)的占据率大于0.5,相应ε大于0.6有关,并且超导相中 T_c 的提高也与 O(1)的占据率增大到1有关.O(1)的出现,使晶胞参数 b 增长,a、c 缩短,Cu(2)-O(2)-O(3)层畸变增大.我们用原子簇计算的结果说明了结构变化的原因,也用分子轨道从头计算的结果说明了 T_c 的提高.     

非晶态合金Fe_(83)B_(17)和Ni_(64)B_(36)结构的研究

本文叙述了用偏振中子衍射方法对Fe_83B_17非晶合金和中子衍射方法对Ni_64B_36非晶合金的结构研究。由实验数据计算了每种合金的偏干涉函数(PSF) S_(ij)(Q),和偏简约径向分布函数G_(ij)(r)。并得到原子短程结构上的各项参数。在此基础上,讨论了这一类非晶态合金的结构模型,计算了其一种模型简单单元的中子衍射散射强度,并和实验所得的结果作了比较。     

Bi_(1.9)Sb_(0.1)Sr_2Ca_2Cu_(2+x)O_y 的超导特性(x=0,0.4,0.8,1.0,1.2,1.6)

文中报道了 Bi_(1.9)Sb_(0.1)Sr_2Ca_2Cu_(2+x)O_y,系列的交流磁化率测量及 X 射线衍射结果,发现超导转变温度对于 Cu 的组份非常敏感,当 x=0.4时,样品在136.5K 出现抗磁性,其 X 射线衍射图中新相衍射峰较85K 超导相的峰更强,因此 Cu 的价态和配位数在形成高和 T_c 超导相中起着至关重要的作用.     

磁悬浮列车与超导

据悉,在不久的将来,建造从北京到上海的长距离磁悬浮列车,到那时,乘坐磁悬浮列车从上海到北京只需4个小时. 超导是超导电性的简称,它是指金属、合金及其氧化物的电阻变为零的性质.自1911年荷兰物理学家昂纳斯(H.K.Onnes)发现低温超导现象以来,对超导的研究和应用,特别是1986年后高温超导的研究和应用,已取得重大进展.     

非晶态Zr-Si合金的超导临界温度

测量了采用Melt-Spinning方法制备的非晶态合金Zr_(100-x)Si_x(8.8≤x≤15.3)的超导临界温度与Si浓度的关系.发现:在上述组分范围内,T_c以0.18K/(at.％)的速率随着Si含量增加而线性地下降.经外推到x=0,得非晶态纯Zr的T_c应为5.15K,与Onn et:al根据Fe-Zr合金的低温比热测量结果作理论外推所得的值十分一致.研究了非晶态合金Zr_(87.7)Si_(12.3)分别在310、370、415和445℃下作等温热处理对T_c的影响.结果表明,其结构弛豫行为与金属-金属型Zr基合金的大为不同.T_c的变化速率大且不遵从Int规律;随着热处理的进行,T_c较快地就趋向于饱和.伴随着结晶化的开始,T_c则以一大得多的速率下降.结合DSC等测量结果,对Zr-Si合金的结构弛豫和结晶化行为进行了讨论.     

CeFe_(2-x)In_x合金磁性研究与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金磁相变临界参数分析

通过等温磁化曲线和等磁场变温曲线测量与标度理论,系统研究了CeFe_(2-x)In_x合金的磁性和CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相变临界参数.结果表明:用2.5 at.%的铟替代CeFe_2合金中的铁并不能使合金中的反铁磁态在低温下完全稳定,低场下在2—80 K均能观察到反铁磁相振荡; CeFe_2与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的顺磁-铁磁二级相变居里温度均在230 K附近;在0—5 T磁场范围内, CeFe_(1.95)In_(0.05)合金居里温度处的最大磁熵变为3.13 J/(kg·K),相对制冷量为151.3 J/kg.通过不同方法得到的具有高度自洽性的磁相变标度临界参数均表明CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相互作用可以用基于短程相互作用的3D-Ising模型来描述.     

正常金属/dx2-y2+idxy混合波超导隧道结中的微分电导

运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论,计算了正常金属/dx2-y2 idxy混合波超导隧道结中的准粒子输运系数和微分电导.研究表明:(1)影响电导谱中零偏压电导峰滑移的因素有杂质散射、dxy波分量、混合波两分量的强度比、界面的势垒散射强度、超导晶轴方位等,其中d-xy波分量的存在和超导晶轴方位是关键因素;(2)在θ=π/4的情况下,零偏压电导峰出现的条件为Δ2=0或α=nπ/4;(3)粒子的入射角对电导峰的高低有显著影响.     

高能加速器脉冲磁体用超导扁平电缆

一、 自从超导材料发展到有可能大规模应用以来,高能加速器采用超导技术即成为必然的发展方向,而脉冲超导材料是制作加速器主环超导磁体的关键性基础材料.英国卢瑟福高能实验室(RHEL)和美国费米国家加速器实验室(FNAL)相继在脉冲超导电缆与磁体等方面开展了系统的研究工作.FNAL目前已进入生产磁体阶段,并正在安装加速器的一个完整的扇区. 我们采用NbTi合金微芯直径～6μm的NbTi/Cu/CuNi三组元超导股线,研制成功了填充因子达90％,可用于质子同步加速器主环磁体的脉冲超导电缆材料.     

衬底温度对化学气相淀积原位生长YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的影响

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在氧化钇稳定的 ZrO_2(YSZ)衬底上一次生长出零电阻温度大于85K 的 YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜.研究了衬底温度对薄膜结构的影响,获得薄膜取向与衬底温度的关系和形成超导相的最低温度范围.此外,讨论了薄膜与衬底间的外延关系.