Bi_2Sr_2CaCu_2O_8的晶体结构与超导性能

本文研究了Bi-Sr-Ca-Cu-O体系中理想成份为Bi_2Sr_2CaCu_2O_8化合物的超导性能和晶体结构。名义成份为BiSrCaCu_2O_(5.5)零电阻超导转变温度T_c(0)=81.5K。用X射线粉末衍射方法测定了Bi_2Sr_2CaCu_2O_8的晶体结构,其基本结构属体心四方晶系,空间群为D_(4h)~(17)-l4/mmm,点阵常数a=3.825A,c=30.82A。每单胞化合式单位为2.2Ca占据2(a)等效点系,4Sr,4Bi和4Cu占据三组4(e)位置,其原子参数z分别为0.110,0.302和0.445,16O分别占据8(g),z=0.445和二组4(e),z=0.210和0.380。Bi_2Sr_2CaCu_2O_8晶体结构可认为是阳离子沿z轴的(00z)和((1/2)(1/2)z)交错排列,由Aurivillius相导生出来的。讨论了在Bi-Sr-Ca-Cu-O体系中可能存在的其它沿z轴不同堆垛层数的超导相。     

溶胶-凝胶法制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)超导薄膜

该研究以铋、锶、钙、铜的醋酸盐为起始原料,丙烯酸为添加剂,无水甲醇为溶剂,按照一定的金属离子摩尔比配制了透明清澈的Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi-2212)前驱溶胶。采用浸渍提拉法在LaAlO_3(LAO)单晶基板上制备Bi-2212凝胶膜,然后在80℃的烘箱中干燥以除去多余的有机溶剂,将干燥后的Bi-2212凝胶膜放入管式炉中进行热处理。实验选取750℃,765℃,780℃,800℃四个晶化温度来探究热处理温度对Bi-2212薄膜晶体结构及性能的影响。结果表明,在780℃制得的Bi-2212薄膜具有双轴织构取向,超导临界转变温度为82K。     

熔化织构的YBCO与单晶Bi_2Sr_2CaCu_2O_x的磁临界电流密度对比研究

测量了熔化织构生长(melting texture grouwth)的多晶 YBa_2Cu_3O_y(YBCO)和单晶Bi_2Sr_2CaCu_2O_x(BSCCO)的磁临界电流密度(20K)与外场的关系 J_c(H).最大场为8T.观察了 YBCO 的微结构.分析了 YBCO 及 BSCCO 的 J_c 的特征.得到,熔化织构生长的YBCO 的品质已有提高,但存在有弱的和中等的连接.YBCO 的钉扎力比 BSCCO 的高(20K).对临界 Lorentz 力的分析表明,YBCO 等高温超导体在20K 左右环境下作中高场磁体材料是有潜力的.     

高温超导体Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_y中的表面超导相

在 Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_y 样品中存在着110K 和85K 两个超导相,样品的零电阻温度为105K.磁化率、比热以及不同温度下的 M-H 曲线测量结果均表明85K 相为表面超导相,在样品中占有较小的体积分数.文中还报道了样品的H_(c1)(0).     

使用基体烧结方法进行高温超导体Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x的制备和研究

使用基体烧结方法,得到零电阻温度为109K 块状高温超导体 Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x.测量了样品的电阻率、AC 磁化率与温度的关系,进行了 X 射线衍射、SEM 及 EDX 等分析,初步地研究了高 T_c2223相在不同热处理条件下的形成和分解.实验结果表明,在860℃,200h热处理条件下,样品基本上属于高 T_c2223相,其品格参数为 a=b=5.408(?),c=37.110(?).当热处理时间低于200h 时,样品中高 T_c2223的体积随热处理的时间增加而增大.在300h 热处理后的样品中,部分高 T_c2223相已经分解成为 T_c2122相和杂相.     

三个不同温区下影响Bi_2Sr_2CaCu_2O_y单晶抗磁转变宽度因素的研究(英文)

本文研究了三个不同退火温区下（低于４５０℃、４５０～７００℃和高于７００℃）影响Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｙ单晶抗磁转变宽度的因素．发现普遍被接受的在７００℃以下退火温区的分界线并不明确．ΔＴｃ的变化强烈依赖于退火条件，即使在２５０℃的较低退火温度下，Ｔｃ和ΔＴｃ也可以通过快速淬火而得到显著改善．然而在７００℃以上、不同条件下退火均得到较宽的ΔＴｃ与已有的报道是一致的，这可能是Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｙ单晶的本征行为．以上结果可以用额外氧的含量和位置、阳离子迁移引起的结构调整来解释．     

Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)单晶的钉扎力标度和磁通钉扎机制

测量了 Bi2 Sr2 Ca Cu2 O8+δ单晶不同温度下的磁化曲线。根据 Bean临界态模型得到了不同温度下的钉扎力密度 FP 对磁场的依赖关系 ,发现在不同温度下的钉扎力密度可以标度在同一条曲线上。标度函数和最大钉扎力所对应的磁场与不可逆场 Hirr的比值都表明 Si2 Sr2 Ca Cu2 O8+δ单晶在磁通玻璃态的钉扎机制主要是正常相面钉扎。     

使用基体烧结方法进行高温超导体Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x的制备和研究

使用基体烧结方法,得到零电阻温度为109K 块状高温超导体 Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x.测量了样品的电阻率、AC 磁化率与温度的关系,进行了 X 射线衍射、SEM 及 EDX 等分析,初步地研究了高 T_c2223相在不同热处理条件下的形成和分解.实验结果表明,在860℃,200h热处理条件下,样品基本上属于高 T_c2223相,其品格参数为 a=b=5.408(?),c=37.110(?).当热处理时间低于200h 时,样品中高 T_c2223的体积随热处理的时间增加而增大.在300h 热处理后的样品中,部分高 T_c2223相已经分解成为 T_c2122相和杂相.     

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.     

Distinct Superconducting Gap on Two Bilayer-Split Fermi Surface Sheets in Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) Superconductor

High resolution laser-based angle-resolved photoemission measurements are carried out on an overdoped superconductor Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+)with a_(c )of 75 K.Two Fermi surface sheets caused by bilayer splitting are clearly identified with rather different doping levels:the bonding sheet corresponds to a doping level of 0.14,which is slightly underdoped while the antibonding sheet has a doping of 0.27 that is heavily overdoped,giving an overall doping level of 0.20 for the sample.Different superconducting gap sizes on the two Fermi surface sheets are revealed.The superconducting gap on the antibonding Fermi surface sheet follows a standard d-wave form while it deviates from the standard d-wave form for the bonding Fermi surface sheet.The maximum gap difference between the two Fermi surface sheets near the antinodal region is～2 meV.These observations provide important information for studying the relationship between the Fermi surface topology and superconductivity,and the layer-dependent superconductivity in high temperature cuprate superconductors.     

Evolution of incommensurate superstructure and electronic structure with Pb substitution in(Bi_(2-x)Pb_x)Sr_2CaCu_2O_(8+δ) superconductors

High-quality Bi_(2-x)Pb_xSr_2 CaCu_2O_(8+δ)(Bi2212) single crystals have been successfully grown by the traveling solvent floating zone technique with a wide range of Pb substitution(x = 0–0.8).The samples are characterized by transmission electron microscope(TEM) and measured by high resolution laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy(ARPES) with different photon energies.A systematic evolution of the electronic structure and superstructure with Pb substitution has been revealed for the first time.The superstructure shows a significant change with Pb substitution and the incommensurate modulation vector(Q) decreases with increasing Pb substitution.In the meantime, the superstructure intensity from ARPES measurements also decreases dramatically with increasing Pb concentration.The superstructure in Bi2212 can be effectively suppressed by Pb substitution and it nearly disappears with a Pb substitution of x = 0.8.We also find that the superstructure bands in ARPES measurements depend sensitively on the photon energy of lasers used;they can become even stronger than the main band when using a laser photon energy of 10.897 eV.These results provide important information on the origin of the incommensurate superstructure and its control and suppression in bismuth-based high temperature superconductors.     

Nb对C-15结构V_2(HfZr)系列的超导转变温度的影响

本文中研究了C-15结构V_2Hf_(1-x)Nb_x,V_2Zr_(1-x)Nb_x和V_2Hf_(0.5)Zr_(0.5-x)Nb_x系列的超导转变温度T_c与Nb合量x的关系,发现V_2Zr,V_2Hf加Nb后与V_2Hf_(0.5)Zr_(0.5)加Nb后性能显著不同。测定了V_2Zr,V_2Hf和V_2Hf_(0.5)Zr_(0.5)的X射线光电子能谱。结果表明,当Hf原子和Zr原子共存于AB_2化合物的A位上时,发生了一种增强原子间相互作用的新的电荷转移。这个事实支持由角动量分波表象能带论方法分析电声耦合超导原理的结果对四元V_2(HfZrNb)系列的超导行为提出的一种可能解释:4d-5d原子配位可能有助于提高4d导带的杂化程度,从而有利于提高超导T_c。     

超高压处理对Bi0.8Pb0.2SrCaCu2Oy超导材料的影响

本文研究了超高压影响 Bi 系超导材料超导电性的方式和特点.我们认为,Bi 系材料的2212和2223相在高压切应力作用下发生了结构畸变,从而导致其电磁特性的剧烈变化.对切应力的稳定性随品格参数 C 的增加而减弱.高压处理后的超导样品,品粒有取向排列的趋势.     

A Reproducible Approach of Preparing High-Quality Overdoped Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) Single Crystals by Oxygen Annealing and Quenching Method

We report a reproducible approach in preparing high-quality overdoped Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi2212) single crystals by annealing Bi2212 crystals in high oxygen pressure followed by a fast quenching.In this way,high-quality overdoped and heavily overdoped Bi2212 single crystals are obtained by controlling the annealing oxygen pressure.We find that,beyond a limit of oxygen pressure that can achieve most heavily overdoped Bi2212 with a T_c ~63K,the annealed Bi2212 begins to decompose.This accounts for the existence of the hole-doping limit and thus the T_c limit in the heavily overdoped region of Bi2212 by the oxygen annealing process.These results provide a reliable way in preparing high-quality overdoped and heavily overdoped Bi2212 crystals that are important for studies of the physical properties,electronic structure and superconductivity mechanism of the cuprate superconductors.     

Possible Nodeless Superconducting Gaps in Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) and YBa_2Cu_3O_(7-x) Revealed by Cross-Sectional Scanning Tunneling Spectroscopy

Pairing in the cuprate high-temperature superconductors and its origin remain among the most enduring mysteries in condensed matter physics.With cross-sectional scanning tunneling microscopy/spectroscopy we clearly reveal the spatial-dependence or inhomogeneity of the superconducting gap structure of Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi2212) and YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO) along their c-axes on a scale shorter than the interlayer spacing.By tunneling into the(100) plane of a Bi2212 single crystal and a YBCO film,we observe both U-shaped tunneling spectra with extended flat zero-conductance bottoms,and V-shaped gap structures,in different regions of each sample.On the YBCO film,tunneling into a(110) surface only reveals a U-shaped gap without any zero-bias peak.Our analysis suggests that the U-shaped gap is likely a nodeless superconducting gap.The V-shaped gap has a very small amplitude,and is likely proximity-induced by regions having the larger U-shaped gap.     

零电阻为106.5K的单相超导化合物Bi_(1.65)Pb_(0.35)Sr_2Ca_2Cu_3O_y的制备与超导电性

采用固相反应法合成了名义组份为Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_y(x=0.30;0.35;0.40;0.45)的样品。对样品进行了物相和结构分析,同时测量了电阻-温度关系和直流磁化率。结果表明:x=0.35的样品为单相材料,X射线相分析和电子衍射表明其相结构类似2223相,为四方结构,其晶格常数为a=b=5.414A,c=37.106A,且沿a,b两个方向都观察到调制结构。电阻和直流磁化率测量结果显示:在温度高于50K以上,仅存在一个 107K超导相。此外,单相材料的制备条件(组分、烧结温度、室温下淬火及淬火速率)非常苛刻。如同1-2-3相材料一样,氧含量不仅影响样品的成相规律、零电阻温度,而且还严重影响其正常态的输运性质。     

钽(Ta)的添加对V_2(HfZr)三元C15化合物超导转变温度的影响的研究

本文研究了四元C15结构化合物V_2(ZrHfTa)超导转变温度的变化规律.发现Ta对V_2(HfZr)超导转变温度T_c的影响与组分有关.在富Hf区和富Zr区,Ta的添加都使T_c升高.而在三元系T_c峰值组分的V_2(Hf_0.5Zr_0.5)附近,T_c随Ta含量增加而下降,这与V_2Hf、V_2Zr加Ta后T_c随Ta含量增加而上升的趋势正相反,测量了样品的低温电阻、低温比热,未发现该四元系存在标志相变的温度反常区. 运用由角动量分波表象的能带论方法分析电子-声子作用得出的杂化能带理论分析本实验结果,认为V_2Hf与V_2(Zr_0.5Hf_0.5)的本质差异和加Ta后T_c完全相反的变化可能与Hf、Ta原子封闭的4f壳层电子与Zr原子的4d导带的相互作用有关.在某些化合物中4d与5d元素的相互作用有利于导带中的d-f杂化,因而对提高T_C可能是有利的.     

Nb对C-15结构V2(HfZr)系列的超导转变温度的影响

本文中研究了C-15结构V₂Hf_1-xNb_x,V₂Zr_1-xNb_x和V₂Hf_0.5Zr_0.5-xNb_x系列的超导转变温度T_c与Nb合量x的关系,发现V₂Zr,V₂Hf加Nb后与V₂Hf_0.5Zr_0.5加Nb后性能显著不同。测定了V₂Zr,V₂Hf和V₂Hf_0.5Zr_0.5的X射线光电子能谱。结果表明,当Hf原子和Zr原子共存于AB₂化合物的A位上时,发生了一种增强原子间相互作用的新的电荷转移。这个事实支持由角动量分波表象能带论方法分析电声耦合超导原理的结果对四元V₂(HfZrNb)系列的超导行为提出的一种可能解释:4d-5d原子配位可能有助于提高4d导带的杂化程度,从而有利于提高超导T_c。 关键词：     

Bi_2Sr_2Ca(Cu_(1-x)Zn_x)_2O_(8 δ)单晶体的扫描隧道显微谱

198 6年 ,ＩＢＭ苏黎世实验室的两位科学家因研制成功扫描隧道显微镜 (ＳＴＭ )而被授予诺贝尔奖 ;同年 ,同是这个实验室的Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｍ櫣ｌｌｅｒ发现了铜氧化物高温超导体 ,为此 ,他俩于次年也获得了诺贝尔奖 .最近 ,来自美国加州大学的Ｐａｎ等利用ＳＴＭ完成了一项有关高温超导机理的重要研究 .他们的研究对象是Ｚｎ掺杂Ｂｉ - 2 2 12单晶体 .通过拓扑成像和隧穿谱的测量 ,研究者们发现 :在杂质原子Ｚｎ格点的周围存在“十字样”的局域杂质态———这是该效应被预言以来首次获得的实验观察 .尽管高温超导体的组分、结构复杂多样 ,…