利用W波段高T_c超导-介质谐振器测量YBa_2Cu_3O_(7-x)薄片的毫米波表面阻抗

本文报道利用高 T_c 超导-介质谐振器测量 YBa_2Cu_3O(7-x)表面阻抗随温度的变化.谐振器由蓝宝石管两端加载 YBCO 超导片组成.测量表明,当温度渐降低于80K 时,样品的表面电阻 R_s 迅速下跌;但在低的相对温度下(如t=0.2=T/T_c),样品的 R_s 仍较大,与 BCS 理论预计相去甚远.文中还提出决定λ_L(t)的一种新方法,并从我们的实测数据导出最佳拟合曲线满足λ_L(t)=λ_L(0)(1-t~2)~(-1/2).     

高T_c超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)体系输运特性的研究

本文中我们测量和研究了 YBa_2Cu_3O_(7-δ) 高 T_c 体系霍耳及磁阻效应,磁场范围 0—0.7T,温度范围 90—300K.我们发现,YBa_2Cu_3O_(7-δ)体系载流子为空穴型,空穴的浓度随温度升高而增大;在 T_(c(onset))温度以上,电阻随磁场增大而减小,出现负磁阻效应;在 T_(c(onset))温度,我们观察到磁阻随磁场增大,由正变负的现象.最后,我们对实验现象进行了分析讨论,相应提出了物理模型,解释了实验结果.     

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     

用电阻法研究氧在YBa_2Cu_3O_(7-x)中的扩散

用测量电阻法,在等温条件下在544℃至810℃温区研究了 YBa_2Cu_3O_(7-x)失氧过程中氧的扩散.当T>700℃时扩散激活能为1.47_eV/atom;当 T<700℃时为0.90_eV/atom.两温区的差异可能与氧在四方和正交两种结构中扩散机制不同有关.     

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     

正交和四方YBa_2Cu_3O_(7-x)的热膨胀系数

用电容法测量了正交和四方YBa_2Cu_3O_(7-x)的热膨胀系数与温度的关系。结果表明,正交样品在205K附近,四方样品在92—130K之间热膨胀系数有异常。估计前者可能与晶格的不稳定性有关,说明具有较强的电-声子相互作用,后者可能与结构转变有关,因此破坏了高温超导电性。同时也发现正交样品在92K热膨胀系数有微小跳跃。由此估计了压力效应。     

YBa_2Cu_(3-x)Sn_xO_(7-y)体系的结构及超导电性

本文系统地研究了 Sn 含量对 YBa_2Cu_(3-x)Sn_xO_(7-y)体系超导电性和结构的影响.结果发现,在 x=0—1.1范围,该体系的零电阻温度均在90K 以上.当 x≥1.3时,在液氮温区不超导.X 射线衍射分析表明,该体系中的123相和未知新相的结构随 Sn 含量的增大呈现有规律的变化.结合透射电镜的分析,初步得出此新相可能是结构畸变了的 BaSnO_3;123相中,当x=1.0时,在123相中约有0.2个 Cu 被取代.占 Cu 总量的6%左右.由此我们认为:Sn替代 Cu 后新生成的相在较宽广的组分范围调制了123相的结构,稳定了123相.少量的 Sn进入123相后,替代了 Cu-O 链中 Cu 的格位,破坏了 Cu-O 链,但仍保持90K 以上的超导性,由此表明 Cu-O 链对高温超导可能不起主要作用.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)分子筛的制备与应用

用不同原料或加入添加剂的方法研究了 YBa2 Cu3O7- x( YBCO)对氧的“呼吸”性能的影响。研究发现 ,加入 5 %～ 1 0 %的萘作为添加剂是提高 YBCO分子筛除氧效果的有效途径。利用加萘的YBCO分子筛已经生产出高纯氮气     

Y_xBa_(3-x)Cu_2O_7高T_c超导体远红外光谱的类激子模型

本文用类激子模型把多相Y_xBa_(3-x)Cu_2O_7系列高T_c超导体的远红外区大多数吸收峰分为三个线系,模型和实验结果符合很好(△<4cm~-1),显示出这些吸收峰有着非声子起源——类激子的能级跃迁,它提示我们Y_xBa_(3-x)Cu_2O_7高Tc的机制是由声子和激子能级跃迁的共振耦合决定的。实验得到的远红外谱表明超导样品和不超导样品几个吸收峰上有明显差别,这可以由它们的费密能级的位置不同来解释。最后给出了一些实验的结果预测。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)的高温氧呼吸特性

采用热分析仪和高温静态吸附等实验研究了 YBCO材料的氧的呼吸特性。实验表明 ,该材料对氧有强烈的选择吸附性 ,并且呼吸过程可以很好的重复。提出了把 YBCO做为除氧分子筛的设想。     

PVP辅助低氟溶液法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)厚膜研究(英文)

传统的化学溶液法制备微米级YBa2Cu3O7-x(YBCO)涂层导体过程中,需要反复多次镀膜和热分解过程才能使膜厚达到1μm以上。本研究以独特的先进低氟溶液为YBCO前驱溶液,通过添加聚吡咯烷酮(PVP)作为增稠剂,提高了YBCO胶体的粘度,并提高了最终YBCO薄膜的厚度及致密性。单次镀膜获得的YBCO薄膜厚度达到了600nm。77K,0T条件下,临界电流密度Jc达到1MA/cm2以上。这种高分子改性的低氟YBCO前驱溶液沉积技术有望在未来涂层导体开发中发挥作用.     

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.     

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.     

高Tc超导GdBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜双晶晶界结及双晶结光探测器

在晶界夹角分别为 2 4°,3 2°的 YSZ双晶基片上 ,制备了高 Tc Gd Ba2 Cu3O7-δ双晶超导薄膜 ,采用光刻技术在晶界上刻出了两种不同尺寸的双晶晶界结 ,在液氮温度下观测了结的直流 I-V特性 ,用 1 0 GHz微波辐照双晶结结区 ,观察到了结临界电流的压缩和 Shapiro台阶 ,表明双晶结具有约瑟夫逊弱连接行为。用上述双晶结进行光探测 ,用波长为 0 .63 2 8μm的 He-Ne激光器辐照结区 ,系统的观测了其光响应特性 ,结果如下 :噪声等效功率 NEP =1 .9× 1 0 - 1 3W,归一化探测率 D*=5.3× 1 0 9cm Hz12 W- 1 ,响应率 Rv =4 .2× 1 0 7V/W,响应时间 τ<6.3 5× 1 0 - 7s     

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.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)对氧的检测灵敏度和响应速度

研究了高温超导体 YBa2 Cu3O7- x块材和厚膜在温度区间 40 0℃到 85 0℃电阻率随环境氧分压的变化关系 ,初步探索了其作为氧传感器材料的可能性。并研究了 YBa2 Cu3O7- x在不同温度条件下对氧的检测灵敏度和响应速度。实验表明 YBa2 Cu3O7- x对氧有较强的选择性 ,同一温度下电阻率随氧分压的增大而减小 ,且有较快的响应速度。氧分压减小时电阻率增大 ,块材响应速度较慢 ,但是制成厚膜后可提高其响应速度     

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.     

准分子激光蒸发YBa_2Cu_3C(7-x)靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa_2Cu_3O_(7-x)陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

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。     

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.