高温超导体YBa2Cu3O7—δ的正常态特性对超导电特性影响的研究

为了解铜氧化物高温超导体的正常态输运特性对其超导电性的影响，我们对不同温度烧结样品正常态电阻率和超导电性之关联进行了系统的研究，实验结果显示：室温电阻率随烧结温度的增加而明显减小，而在920℃以上温度烧结的样品，变化趋于平稳，利用四引线法测量了不同温度烧结样品的电阻温度关系，结果显示：所有榈的超导转变温度均在92K左右，而且超导转变温度及其转变宽度均与烧结温度有一定的关联，实验结果反映了烧结温度在920～940℃范围内的样品，样品具有稳定的正常态特性，而其超导电物理性能亦具有良好的稳定性和可靠性。     

系列退火条件下Bi2201相超导电性的进化

通过对Pb掺杂Bi2201相超导样品进行系列条件下的真空退火处理,固定退火时间,调节退火温度,使得样品氧含量随退火温度升高而降低,从而使样品载流子浓度随退火温度升高而依次降低,进而影响样品超导电性.我们系统研究了退火条件、正常态电阻率和超导电性之间的关联,确定了样品最高超导转变温度的退火条件,讨论了Bi2201相超导样品在系列退火条件下其超导电性的进化,并获得了该体系最高超导转变温度Tconset=43K.     

系列退火条件下Bi2201相超导电性的进化

通过对Pb掺杂Bi2201相超导样品进行系列条件下的真空退火处理，固定退火时间，调节退火温度，使得样品氧含量随退火温度升高而降低，从而使样品载流子浓度随退火温度升高而依次降低，进而影响样品超导电性．我们系统研究了退火条件、正常态电阻率和超导电性之间的关联，确定了样品最高超导转变温度的退火条件，讨论了Bi2201相超导样品在系列退火条件下其超导电性的进化，并获得了该体系最高超导转变温度Tc^cnset=43K．     

热处理温度对MgB2超导材料的超导电性及微观结构的影响

采用粉末烧结方法在不同温度(650℃,700℃,750℃,800℃,850℃,900℃)制备了MgB2超导块材.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了热处理温度对MgB2超导材料的成相及微结构的影响.采用磁化法测定不同温度制备MgB2超导材料的超导电性.结果显示热处理温度对MgB2超导材料的晶粒尺寸、形状和超导电性有明显影响,700℃制备的MgB2超导体具有最高的临界电流密度和最好的磁通钉扎特性,细小的晶粒尺寸是样品磁通钉扎特性改善的原因.     

制备条件对Pr123体系氧含量及正电子寿命谱影响

为了澄清Pr抑制超导电性机理及Pr占Ba位问题,本文研究了不同的制备条件下PrBa2Cu3O7-δ(Pr123)样品的物性,分析了电阻率和氧含量随烧结温度不同所表现出的变化.结果表明,烧结温度为880℃时样品的电阻率最低,高于920℃时,电阻率最大,同时也不利于体系吸氧,这可能是由于PrBa缺陷而引起.正电子寿命谱也因此表现出相应的变化规律.短寿命τ1参数和中间寿命τ2参数均在900℃出现最低峰值.由此可知,单从温度条件考虑,制备Pr123的最佳烧结温度应该为900℃左右.     

热处理温度对MgB2超导材料的超导电性及微观结构的影响

采用粉末烧结方法在不同温度（650℃，700℃，750℃，800℃，850℃，900℃）制备了MgB2超导块材．采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了热处理温度对MgB2超导材料的成相及微结构的影响．采用磁化法测定不同温度制备MgB2超导材料的超导电性．结果显示热处理温度对MgB2超导材料的晶粒尺寸、形状和超导电性有明显影响，700℃制备的MgB2超导体具有最高的临界电流密度和最好的磁通钉扎特性，细小的晶粒尺寸是样品磁通钉扎特性改善的原因．     

一种制备氧化物超导材料的新方法—热压烧结

本文报道用热压烧结方法首次制备出 Y 含量不同的 YBaCuO 系超导陶瓷和化学掺杂的ErYBa_2Cu_3O_x 以及 YBa_2Cu_3(OF)_(x1)超导陶瓷.电阻与交流磁化率测量表明上述样品具有液氮温区以上的超导电性,经掺杂后的样品其零电阻转变温度(T_(co))均高于80K.与常压烧结制备的同类样品相比较,热压烧结的样品更为致密,但其超导转变较宽.若经空气或氧气流中高于1023K 温度重新加热处理后,超导电性可得到明显改善。     

Fe0.5Cu0.5BaSrYCu2Oy化合物的结构和超导电性研究

实验采用常压和高压分别制备出含铁的FexCu1-xBaSrYCu2Oy（x= 0～1）系列化合物，本文主要研究x=0.5时样品的结构和超导电性.测量结果显示，高压合成的样品均具有超导电性，对于x=0.5的样品超导转变温度Tc(onset)～57K， Tc(0)～40K，而常压合成的样品当Fe含量x>0.3时均不超导.为此，我们利用透射电子显微镜（TEM）研究了该体系的微观结构特性，并通过电子能量损失谱(EELS)揭示出高压合成导致样品中载流子浓度明显高于常压样品，证明样品制备过程中高压有利于超导电性的形成.同时对高压样品中的缺陷和局域晶体结构畸变进行了深入分析.     

La2-xSrxCuO4体系正常态的低温反常输运与载流子的局域化

对La2-xSrxCuO4系列(x=0.06～0.20)样品的电阻率和霍尔系数等输运特性进行了系统研究.电阻率随温度变化的实验结果表明,对低掺杂样品,在正常态区域(T＞Tc),随Sr掺杂量的增加,各样品在低温区超导转变温度附近均发生了金属-绝缘体转变,且转变温度TMl随掺杂量的增加逐渐降低;对于最佳掺杂样品,其金属-绝缘体转变行为变得非常不明显,到x=0.18时完全消失.对正常态样品的霍尔系数而言,随温度的降低逐渐增大,且随Sr掺杂量的增加显示减小.表明载流子浓度随掺杂量的增加而增加.在低掺杂时,接近Tc的温区内霍尔系数RH迅速增大,随着掺杂量的增加Tc附近霍尔系数的增大变缓.霍尔系数在Tc附近的增大,表明低温区载流子浓度减少.电阻率和霍尔系数在低温区电输运的这种反常行为可从载流子的局域化角度给予初步解释.     

Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度的影响

研究了高温氧化物超导体Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度及超导转变温区的影响。Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ样品是按相等摩尔数的Gd与Y元素配比,采用传统的固相反应法烧结而成的多晶块材。实验结果显示:Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ烧结样品与YBa2Cu3O7-δ烧结样品均具有很好的单相性,在一定的通氧条件下其超导临界转变温度TC与超导初始转变温度TCO值相对YBa2Cu3O7-δ烧结样品有提高。文中对此结果进行了讨论。     

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     

熔盐法制备BaPb0.75Bi0.25O3超导体

采用熔盐法成功制备出了BaPb0.75Bi0.25O3(BPBO)超导体,对其反应机理进行了研究,并对制得样品的晶体结构、形貌及超导电性进行了测试和分析.X射线粉末衍射及磁性测量结果显示,在较高反应温度(500℃和600℃)下制备的样品具有较好的单相性,无杂相,晶体结构属四方晶系.最高的超导转变温度可达11.6 K.     

Ni掺杂对Mg-B体系反应过程及性能影响分析

以Ni掺杂MgB_2块体制备为研究对象,通过对含5%Ni的Mg-B样品进行不同加热速率分析发现,Mg-Ni在低温下形成的共晶液相有利于促进Mg-B在固相阶段的反应,从而降低试样的反应温度,避免镁的挥发;而在610℃附近出现的完全共晶液相更进一步促进了剩余物质间的反应,从而使MgB_2的合成迅速完成.通过将不同镍含量(0、2、5和7%)在750℃烧结实验发现,烧结试样的致密性随镍含量的增加而升高,这是Mg-Ni共晶液相辅助烧结的结果.而超导转变温度测试进一步证明MgNi2.5B2的存在对超导电性的影响很小,因此,金属镍是一种促进Mg-B反应十分有效的掺杂元素.     

超导材料Mg1-xAgxB2的比热和电阻率

我们对新型超导化合物MgB2进行了比热和电导性质测量，测量结果显示该材料的超导临界温度为38.9K。另外我们还对Mg1-xAgxB2（x=0,0.1,0.2)的系列样品进行了测量，发现随着Ag含量的增加，样品在超导相变温度附近的比热跳跃明显减小。这可能是由于Ag和g生成合金，而只有少量的Mg才和B化合成MgB2，故其超导成分很少，所以比热跳跃小。但由于Ag原子量比Mg要大得多，所以样品的单位质量比热比纯样品大。当Ag掺杂到0.3时，电阻率测量表明当温度的为4.2K时其电阻仍未到0，超导电性消失。另外我们分别对烧结一次和烧结两次的纯MgB2样品进行了比热测量，测量结果显示烧结过两次的样品的比热比烧结一次的样品的比热要小一些，这说明样品在烧结的过程中可能有部分Mg流失。从而导致其单位质量的比热减少。     

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。     

固相反应法制备高温超导材料YBCO实验的研究

介绍了固相反应法制备高温超导材料钇钡铜氧（YBCO）的实验方法,并研究了YBCO样品制备过程中不同烧结时间对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度ΔTc的影响。给出了实验过程中合适的烧结温度和烧结时间的参考值。     

超导氧化物La1.85Sr0.15CuO4/超高分子量聚乙烯复合材料的输运性质

采用热压法获得了具有不同混合比例的超导氧化物La1.85Sr0.15CuO4/超高分子量聚乙烯导电复合材料,并利用x射线衍射、扫描电子显微镜和标准四引线方法对复合材料的结构和低温电输运性质进行测量.实验结果显示,超导氧化物La1.85Sr0.15CuO4颗粒随机分布在聚合物本体中,相互间没有连接构成网络结构.在正常态下,复合材料的电阻-温度变化曲线给出类半导体行为.但对应于超导氧化物La1.85Sr0.15CuO4的超导转变温度Tc处,复合材料的电阻-温度变化曲线出现了极小值.室温下电阻率ρ随外加电场强度E的变化曲线测量结果表明,ρ-E曲线为一线形关系,随着电场强度E增加,电阻率ρ下降.文中对可能存在的导电机制进行分析,结果表明隧道贯穿模型可以很好地解释复合材料的导电机制.另外,外加电场强度E对复合材料的电输运特性有明显的影响.     

GdFeAsO_(1-x)F_x超导体的制备及其超导电性

通过先制备一种纳米尺寸的GdF3作为GdFeAsO1-xFx样品中F的反应原料,在相对较低的温度(1120℃)下成功制备出一系列GdFeAsO1-xFx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25)多晶样品.X射线衍射结果表明,超导样品属四方ZrCuSiAs-type结构,晶格参数随着掺F量的增加而减小.扫描电子显微镜测试结果表明,样品具有片层状晶体形貌特征.当掺F量x=0.1时,样品表现出超导电性,超导转变温度为22K,随着掺F量的增多,超导转变温度升高.和其他制备方法相比,这种制备方法更有利于F的掺入,而且可有效减少样品中杂质相的含量.     

Nb2O5掺杂的氧化锌陶瓷导电特性研究

研究了Nb2O5掺杂的ZnO陶瓷在低温下导电特性,结果表明,低温状态下,随着Nb2O5掺杂量的增加,ZnO电阻率降低,不同温度下烧结的ZnO样品,烧结温度越高,电阻率愈小,同一烧结温度下,不同烧结时间的ZnO样品,随着烧结时间的增加,电阻率愈小.     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品.复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成,电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用,随LCMO相含量增加,复合样品的超导转变温度逐渐降低,进而失去超导电性.在分析实验数据基础上,我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究,并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理.