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.     

非铁磁性管套法硼化镁带材的基本物理特性

采用粉末管套法,在不锈钢、铜和铝非铁磁性金属管套中制备了MgB2超导带材。电阻温度特性测量表明,以不锈钢管为包套制备的MgB2超导带材具备较好的电输运性能:临界转变温度最高(Tc=33.7K)、转变宽度最窄(零电阻转变ΔTc=1.2K,完全抗磁转变Tm=1.9K)。XRD测量显示,三种管套都能够使MgB2良好成相,MgB2和MgO相的相含量比例R(SS、Cu、A l)分别为7.15、2.45、3.77,样品中MgO相应该是Mg和管套中残余的氧反应的结果,铜管和铝管中还分别检测到了Cu2Mg和A l3Mg2相。对不锈钢管套MgB2带材的热导率测量显示,在超导转变温度以下热输运能力单调下降,满足多晶导体内热运动随温度变化的理论结果。     

混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备的MgB2超导厚膜样品的成分分析

本介绍了基于混合物理化学气相沉积法(HPCVD),以B2H6为硼源,在(000l)取向的Al2O3单晶衬底上,制备了MgB2超导体厚膜样品．该样品平均厚度约为40μm．其Tc(onset)=39K,Tc(0)=37．2K．X光衍射图显示该膜沿(101)方向生长,具有少量Mg和MgO杂相．SEM图像、X射线能量损失谱以及背散射电子衍射图证实了这两种杂相的存在,并显示该样品成分富镁．样品表面的镁与空气接触形成MgO膜,在一定程度上阻止了MgB2样品进一步被氧化．对于MgB2厚膜成膜过程及反应机理,我们提出了一种新的推断．     

MGxB2起始成分对不可逆场和临界电流密度的影响

我们用固相反应法成功合成了MgxB2(0.5≤x≤1.3)系列样品,并对其结构,临界电流密度(Jc)和不可逆场(Hirr)进行了研究.实验结果表明,随着x增大晶格常数a逐渐增大,而晶格常数c在x=0.9左右达到最大值.所有x>0.5的样品在零场下的Jc值都在106A/cm2左右.然而在高磁场下,Mg缺位的样品的Jc值要比Mg富足的样品的Jc值大.20K时,Mg0.8B2样品的不可逆场达到最大值5.2T,比MgB2样品要高出0.8T.研究表明,高磁场下Hirr和Jc的增大可能与MgB4纳米粒子的形成有关.     

MgB2超导晶须的研究

本文报道了用混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition,简称为HPCVD)在铜衬底上生长出了MgB2超导晶须.这些晶须几乎都是以垂直或接近垂直于衬底表面生长,互不接触.M～T测量给出了这些MgB2晶须的磁超导转变温度是39.0 K,但无法测得其具有超导转变温度值的R～T曲线.经过与铜衬底MgB2超导膜的相关数据比较和计算也确认了这些MgB2超导晶须的确实性.     

化学气相沉积制备MgB2超导薄膜

本文报道了利用化学气相沉积技术制备MgB2超导薄膜.首先在MgO(111)基片上化学气相沉积一层B膜,然后在Mg蒸气环境下对B膜进行后退火处理.退火后得到的MgB2薄膜在MgO(111)基片上呈随即取向生长,Mg、B原子比接近于1∶2.4;薄膜表面光滑致密,晶粒粒度约为0.5μm.电阻测量和直流磁测量表明薄膜超导转变温度为38K,转变宽度仅为0.1K.毕恩公式计算结果显示MgB2薄膜的临界电流密度在0T、10K时高达2×107A/cm2.     

脉冲激光沉积原位生长MgB2薄膜的研究

文章介绍了我们利用脉冲激光沉积(PLD)方法原位生长MgB2超导薄膜的工作.实验采用两步法的方案:高真空条件下在Al2O3(001)衬底上沉积Mg-B混合物加覆盖Mg层的双层结构,然后将该前驱体在630℃左右的Ar气氛中原位退火,成功制备出了有较好重复性的MgB2超导薄膜,其最高的起始转变温度为36.5K,转变宽度在1K左右.我们认为该方法为进一步研究基于MgB2的多层结构器件提供了一种可行的发展思路.     

不锈钢衬底MgB2厚膜韧性的研究

我们用混和物理化学气相沉积法(HPCVD)在不锈钢衬底上原位制备了以MgB2厚膜(约10微米厚)为过渡层的MgB2超导厚膜(约20微米厚)样品,两层膜总厚约30微米.X光衍射实验表明过渡层为(101)取向的织构膜,表层MgB2超导厚膜接近多晶膜,但有较强(101)取向,两者均含有少量的Mg和MgO杂相.此超导厚膜样品的Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.6K,ΔT=1.2K.对此样品的弯曲实验表明,以曲率半径500微米弯曲到180°后,样品仍具有Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.4K的超导电性.样品剖面SEM观测表明该膜结构致密,表面厚膜层和过渡层之间连接紧密.样品表面的SEM观测表明虽然样品弯曲导致表面MgB2超导厚膜面出现了裂缝,甚至有小部分膜面的脱落,但过渡层始终紧紧附着在不锈钢衬底上.这表明过渡层MgB2厚膜的存在大大地提高样品整体的柔韧性,展现了不锈钢衬底上的MgB2厚膜超导带(线)巨大的开发潜力和诱人的广阔应用前景.     

Mg、B配比对MgB2材料的影响

我们通过固态反应法制备了MgxB2(x=0.2,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.8,2.2,2.6)系列超导样品.用四引线法测量了每一个样品在制备烧结过程中的高温R～T曲线.由这些曲线的升温阶段数据得知MgxB2系列样品的起始成相温度Tonset随着x值的增加而降低.由它们的X光衍射图可知,x≤1.0时,没有Mg和MgO的杂相峰;到x＞1.0后,随x值的增大,杂相Mg和MgO的衍射峰强度逐渐增强.它们的低温R～T曲线表明随x值的增加,正常态电阻减小,起始超导转变温度在39.3 K到39.9 K之间.综合Tc(onset)和△Tc,Mg1.4B2样品呈现出最好的超导状态.这些样品的单位质量M～T测量数据表明起起转变温度处于37.4～38.6 K之间,且Mg1.4B2样品呈现出最高的磁测Tc(onset)=38.60 K.在Mg含量x大于或低于1.4时,磁测Tc(onset)均小于此值.综合R～T和M～T这两种测量,为得到高Tc的MgB2超导块材,胚体MgB2的配比应取x=1.4为好.     

离轴生长的MgB_2超导薄膜的研究

通过混合物理化学沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition,简称为HPCVD),我们在多种单晶衬底上制备出了MgB2超导薄膜.经测量发现MgB2薄膜在6H-SiC、c-Al2O3、MgO(111)和YSZ(111)衬底上基本是沿c轴外延生长的,形成单晶薄膜;在MgO(211)、MgO(100)和钇稳定氧化锆(YSZ)(110)衬底上,MgB2晶粒的生长表现出明显的择优取向生长方式,并与晶格常数匹配关系所预言的结果一致。