溶液法制备Tl_mBa_2Ca_nCu_(n+1)O_y超导膜

本文采用溶液浸涂法制备 Tl-Ba-Ca-Cu-O 系超导晶相 Tl_mBa_2Ca_nCu_(n+1)O_y(m=1,2;n=1,2).研究了组分与晶相之间的关系,并提出晶相控制参量 Tl/Ba,当 Tl/Ba>0.7时,可以得到 m=2的双铊氧面超导相;当 Tl/Ba<0.7时,可以得到 m=1的单铊氧面超导相.阐述了溶液法制备高 T_c 氧化物超导膜的特点.所得的双铊氧面超导膜厚度约2μm,T_(c0) 约110K,J_c 可大于10~4A/cm~2.     

反应共蒸发法REBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的异位成相过程研究

REBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导涂层导体是当前液氮温区载流能力最强的超导材料,它在大科学装置、军事国防、电力传输、磁悬浮列车等领域具有广泛应用潜力.按照薄膜沉积方式和成相步骤,超导层的制备技术路线可分为原位法(In-situ)和异位法(Ex-situ).本文将对异位法中的反应共蒸发法(RCE Reaction Co-evaporation)制备REBCO薄膜的物相形成规律进行研究,明确超导薄膜及其涂层导体在纳米级前驱组分、晶化温度调制下而形成的不同于块体体系的物相关系、织构生长特征.通过不同氧处理条件薄膜的组分和结构表征,获得了成相过程特征,发现较短的氧处理时间,"富稀土元素"组分等工艺设计有助于薄膜超导成相和c轴织构的形成.正REBa_2Cu_3O_(7-δ)(REBCO,RE=Y,Gd等稀土元素)高温超导涂层导体因其可克服晶界弱连接,高密度位错缺陷,进而提供强磁通钉扎且在液氮温区具有较高的载流能力和不可逆磁场成为倍受关注的热点材料.超导层的快速制备、厚膜织构的有效控制、磁场下的高临界电流密度以及制造成本的降低是第二代高温超导带材发展的关键问题[1-3].如今二代高温超导带材制备技术日趋成熟,主要分为物理法和化学法两大类[4],而按照其前驱膜     

高T_c Y-Ba-Cu氧化物超导体系的半导体相转变

本文研究高T_cY-Ba-Cu氧化物超导样品中半导体相,把它与超导相的扫描X射线能谱相比较,发现半导体相缺钡。控制退火温度,气氛和偏析等手段,使含半导体相较多的样品表层Ba的比例接近超导相比例,在样品表层形成超导层,实现半导体相向超导相转变。     

MgO粒子掺杂对NdBCO超导块材熔化温度的影响

采用改进后的顶部籽晶熔渗生长(RE+011 TSIG) 工艺, 通过在固相先驱粉中掺杂不同含量的 MgO 来有效地提高 NdBCO 籽晶的熔化温度, 从而成功地制备出直径为32 mm 的大尺寸单畴 SmBCO 超导块材. 结果表明,MgO 的掺杂对 NdBCO 超导块材的熔化温度有着明显的提高, 随着固相先驱粉中 MgO 掺杂量的增加, Mg2 + 离子逐渐进入到 Nd123 相的晶格中, 当掺杂量达到16 wt% 时呈现出饱和状态, 且 NdBCO 超导块材的熔化温度提高近18 ℃ , 可有效地抑制在制备SmBCO 超导块材的过程中出现的 NdBCO 籽晶熔化现象.     

Bi/Pb比和退火温度对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O系超导材料的T_c(R=0)和高T_c相形成的影响

采用三步反应法制备 BiPbSrCaCuO 超导材料,研究了 Bi/Pb 比和退火温度对高 T_c 相形成和零电阻温度的影响.实验结果表明 Bi/Ph 最佳比例在1.8∶0.3附近,最优退火温度区间为845—855℃.较高的退火温度易形成一种变异的高 T_c 相,它是110K 的同结构相,其零电阻温度随着退火温度的升高而下降.     

新型第二相粒子Gd_2Ba_4CuFeO_y掺杂对单畴超导块材GdBaCO性能的影响

通过顶部热籽晶熔融织构的方法,我们成功地制备出了掺杂新型第二相微粒xGd_2Ba_4CuFeO_y(x=0,0.002,0.004,0.008,0.02)的单畴超导块材GdBCO.通过扫描电镜观察,我们发现,随着掺杂量的增加,一种带状组织存在于掺杂Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒的超导块材中;Gd_2BaCuO_5粒子尺寸减小,分布得更加均匀,而Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒可能形成有效的钉扎中心;掺杂一定量的包含磁性粒子的Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒不但没有破坏超导块材的超导性能,反而增强了超导块材的磁通捕获能力和临界电流密度,超导块材的最大磁通捕获量达到0.16T,临界电流密度TC最大值达到6.4×10~4 A/cm~2,使超导块材的超导性能得到明显改善.实验结果对于研究含磁性粒子的第二相添加提高超导块材的性能有着重要的意义.     

FeSe超导材料相变机理研究

本文采用固相烧结法制备FeSe超导材料,通过对Fe-Se相图进行分析并结合DSC测量的数据,系统的阐述了四方相%-FeSe的形成过程;考察了烧结温度、冷却方式及初始块体密度对Fe-Se体系相转变过程的影响.实验结果表明:随着温度的升高,Fe-Se混合粉末中Se首先熔化生成-FeSe和Se的固溶体,并且由于Se浓度梯度的存在,Se与Fe在升温过程中持续反应,生成%-FeSe;而在冷却过程中,由于固溶体中Se的溶解度下降,Se逐渐向%-FeSe中扩散,-FeSe中的Fe含量增加达到某一临界值,初始生成的-FeSe逐渐转化成%-FeSe,最终得到超导相%-FeSe含量较高的样品.通过对不同温度烧结粉末的XRD谱线进行分析发现,%-FeSe初始形成的温度区间为350~400℃.缓冷方式比冰水淬火方式更有利于提高四方相的含量.在一定范围内,初始块体的密度越大,Se的扩散路径越短,烧结后得到的四方相含量较高.本文的研究为后续获得高超导相含量的FeSe基线带材的研究奠定了理论基础.     

先驱粉对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构及临界电流密度的影响

本文通过控制粉末的烧结温度,得到三种由不同相含量组成的前驱粉末,并采用这些前驱粉末制备出超导带材.通过对带材的显微结构的观察和临界电流密度的测量表明,前驱粉末的相组成对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构和临界电流密度有很大影响.采用不同的前驱粉末所制备的带材具有不同的临界电流密度,带材的临界电流密度取决于所形成的微观组织.通过SEM观察三种带材的微观组织发现,样品中的杂相(第二相)主要是残留的2212相,(Sr,Ca)2CuO3相和CuO相,这些残留相的生成与前驱粉末中各相比例的失衡有关.杂相的尺寸,含量及其形状是影响带材临界电流密度的主要因素.因此,获得合理的前驱粉末相组成是改善带材超导性能的关键之一.     

Bi-2212超导圆筒初始粉制备

为了提高应用于感应屏蔽型限流器的超导圆筒性能,也为了了解初始粉对部分熔融工艺参数,最终块材性能以及微观结构的影响.本文采用不同的初始粉制备工艺制备了Bi-2212初始粉,分析了初始粉的物相组成,碳含量,并应用部分熔融工艺烧制成超导块材.用扫描电镜观察了最终超导块材中的相和微观结构.标准的四引线法测得77K下自场的临界电流密度可超过1,000A/cm2.超导圆筒的临界电流达到200A.     

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。     

三重兼并费米子拓扑半金属MoP高压超导相的低压截获

碳化钨结构的三重兼并费米子拓扑半金属MoP高压下发生超导转变，然而，高压超导相能否在低压甚至常压截获尚不清楚.本文对两个密封于金刚石对顶砧中的MoP高压超导相在室温条件下进行快速卸压，通过测量低温电阻对温度的依赖关系，验证能否在低压甚至常压截获高压超导相.实验结果表明：初始压力61.5 GPa的样品#1,超导电性可截获的最低压力为44.2 GPa;初始压力95.0 GPa的样品#2,超导电性可截获的最低压力为3.5 GPa.     

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.     

非晶态合金La72Si28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La₇₂Si₂₈晶化过程中生成新亚稳超导相的实验结果。非晶态合金La₇₂Si₂₈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。 关键词：     

铋系氧化物高温超导相晶格软化研究

本文报道了在液氮温区以上铋系高 T_c 超导相变温穆斯堡尔谱的实验结果.穆斯堡尔无反冲因子随温度变化表明,在超导转变温度 T_c 以上,铋系高 T_c 相的 Cu-O 层中出现了明显的晶格软化现象,这种与晶格软化相联系的结构不稳定行为可认为是超导转变的前驱效应.在 Cu-O 层上发生的品格软化的特殊性质,对超导电性的影响不能忽略.     

Gd211、Gd2O3的添加对PMP法制备的Gd-Ba-Cu-O超导块材性能的影响

对于Gd-Ba-Cu-O超导体的制备,因为Gd3+对Ba2+位替代程度很小,所以,即使在空气中制备的Gd-Ba-Cu-O超导体,也具有相当好的Jc-B特性,从实际应用观点来看,是很具有吸引力的.本文采用"粉末熔化处理法 (PMP)"在空气中制备Gd-Ba-Cu-O,研究Gd211和Gd2O3的添加对Gd-Ba-Cu-O超导性能的影响.研究表明过量的Gd211(Gd2O3)的添加可以减小弥散分布在Gd-Ba-Cu-O超导块的Gd211粒子,提高Gd-Ba-Cu-O块材的超导性能.但过多的Gd211的添加会使相应的Gd123相减少,从而降低了样品的超导性能.由本实验结果可看出Gd211的最佳添加量为20mol%.将Gd211替换为Gd2O3,其过量的添加同样提高了Gd-Ba-Cu-O块材的超导性能,Gd2O3的添加也存在一个最佳添加量,为15mol%.由于Gd2O3形成Gd211的同时,消耗了Ba原子,并同时提高了Gd的浓度,造成Gd-Ba固溶度的增加,导致Gd-Ba-Cu-O块材的超导性能下降,因此Gd2O3的最佳添加量要小于Gd211的最佳添加量.     

低维超导的实验进展

超导自发现以来, 已成为凝聚态物理领域最重要的方向之一. 近年来, 低维材料制备技术的进步使得一维或二维的超导特性实验研究成为可能. 本文在简要介绍超导现象的基础上, 重点回顾了近些年二维超导薄膜和一维超导纳米线的制备和电输运研究, 以及在低维超导体中发现的相移、近邻效应、铁磁超导相互作用和高温超导等新奇的现象, 并对该领域的进一步发展做出了展望.     

化学溶液法制备Bi-2212超导厚膜及表征

在柔性衬底上制备的Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2O8+x)超导厚膜在高场低温下有高的临界电流密度、可塑性好、易加工成材等特点,因而有广阔的应用前景.所以制备低成本、高性能的Bi-2212厚膜技术已经成为此类高温超导材料实用化的关键.本文系统的研究了采用Bi系超导粉前驱化学溶液的方法进行Bi-2212超导厚膜的制备和表征.对制备超导厚膜过程中的关键步骤做了系统的研究,主要包括局部熔融烧结温度、固相烧结温度、匀胶机最高转速、涂层的厚度等对超导转变温度和转变宽度的影响.我们得出最佳的烧结温度和固相温度分别是888℃、845℃,并发现随着匀胶机转速和涂层厚度的增加,超导膜的转变温度逐步提高,当最高转速为4000r/min,涂层厚度设定为七层,制备出的超导膜R～T曲线的第二个相转变点消失了.制备出的超导膜的转变温度在90K左右.与此同时还进行了XRD、SEM测试表征.最终可以得到均匀平整无裂纹的高质量Bi-2212超导厚膜.     

STF数字微波低电平系统研究

STF是KEK为国际直线对撞机(ILC)建立的试验装置. 在STF中, 数字微波低电平系统用于控制超导腔的RF相位和幅度. 在没有实际腔运行的情况下, 设计了一个基于FPGA技术的实时超导腔模拟器, 用于测试微波低电平系统的硬件和算法. 超导腔的数字控制器用FPGA实现, 其中采用了PI反馈控制和前馈控制算法. 测试表明, 超导腔模拟器和控制器都工作良好, 可用于STF微波低电平系统的进一步开发.     

基于新型超导电荷量子比特的几何量子门

超导量子系统被认为是最可能用于实现大规模量子计算、量子信息、以及量子存储等的物理系统之一.本文在一种特别设计的超导电荷比特的基础上,通过微波腔与超导比特的相互作用,探讨了在此系统中实现几何相单门以及非常规几何相两量子门的途径,并讨论了制备多量子比特最大纠缠态的方法.     

一次烧结后2223相的转化率对Bi-2223/Ag带材的电流传输性能的影响

Bi-2223银包套带材的热处理工艺一般包括一系列的烧结-轧制/压制过程才能达到最佳的电流传输性能. 大量实验表明, 第一次烧结后带材中2223相的转化率对于后续热处理中的相转化, 微观结构和非超导杂相以及电流传输性能等具有很大的影响. 本文制备了两种不同相组成的BSCCO 2223初始粉末, 并考察了一次烧结后2223相的转化率对最终带材的临界电流的影响. 结果发现, 第一次烧结后带材中形成75～80%的2223相有利于得到最佳的电流传输性能.同时, 初始粉的相组成可以影响电流传输性能对带材热处理时间的依赖性.