Gd替代YBa2Cu3O7－δ超导体的相结构与局域电子结构的研究

利用正电子湮没实验，结合x射线衍射(XRD)结构分析，研究了具有混合稀土特征的(Y_{1 -x}Gd_x)Ba₂Cu₃O_7-δ系列样品. XRD 实验结果表明，半径较大的Gd离子Y位替代使得样品晶胞参数和晶胞体积增大，但所有样品 仍保持与YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)样品相同的单相正交结 构. 正电子湮没实验表明，正电子各寿命参数表现出很强的Gd替代依赖关系. 从正电子实验 结果出发，计算了Cu-O链区局域电子密度n_e的变化. 结果表明，局域电子密度n _e随Gd含量x的增加而减小，而超导转变温度T_c随局域电子密度ne的减小而增加，这种局域电子密度n_e与超导电性的关联是与铜位替代 完全不同的，且可能是近年来人们关于混合稀土铜氧化物体系具有较高临界电流密度的原因 之一. 该研究结果为铜氧化物超导体的应用和机理研究提供了相应的正电子实验资料. 关键词： 超导电性 正电子湮没 相结构 局域电子密度     

La系收缩效应对RBa2Cu3Q7-δ体系局域电子结构和超导电性的影响

用固态反应法制备了RBa2Cu3O7δ(R123)系列样品,其中R=Tm,Dy,Gd,Eu,Nd和Y.利用正电子湮没技术以及x射线衍射等实验技术研究了稀土离子半径r对材料局域电子结构和晶体结构以及超导电性的影响.实验结果表明,正电子寿命参量τ1,τ2均随R3+半径增加而单调增加;据此所给出的局域电子密度ne,随稀土离子半径的增加表象出单调减小的趋势.实验证明局域电子密度以及晶格结构的正交性均是影响材料超导电性的因素 关键词： 稀土离子半径 高温超导电性 正电子湮没 局域电子结构     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

Y1-xRxBa2Cu3O7—δ体系（R=Eu、Gd）的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ（R=Eu、Gd）两个系列样品的超导电性研究结果．首先，发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加，Y1-x]EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大．但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构；正电子平均寿命实验结果表明Cu—O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小．说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不汉改变了Y位的电子密度．同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布；超导转变温度Tc随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加，反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构．但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合：Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关，而与掺杂离子的半径有关．     

Eu替代浓度对Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ体系电子结构和超导电性的影响

利用正电子湮没和X-射线衍射技术,对Eu替代Y位的Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0)超导体系进行了系统研究,分析了体系的电子结构和正电子寿命参数的变化特征.给出了超导转变温度Tc与Eu替代浓度x之关联.结果表明:所有Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ样品均保持与YBa2Cu3O7-δ(Y-123)样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命τm随Eu替代浓度x的增加而增加,反映了Eu替代Y位引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布及Cu-O面的层间耦合.     

Y(Ba_(1-x)Gd_x)_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

多晶样品Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ(YBGCO)(x=0.0,0.02,0.03,0.05,0.08,0.10)是由标准固相反应法制备获得。XRD的Rietveld精修显示,Gd成功地部分替代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)晶胞中的Ba位。实验结果表明,对于某一固定磁场Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ的临界电流密度(Jc)在x=0.05有最大值。此外,尽管YBGCO的超导温度(Tc)明显地单调下降,但微量的Gd掺杂导致磁场中YBGCO的Jc的提高。Jc随着Gd掺杂量不同而变化的特征行为可以认为,是由Gd掺杂引起的两种不同的效果竞争共同作用造成的,即纳米尺度范围内空间分布不均匀性和超导性的变化。     

Cu位La、 Gd掺杂YBa2Cu3O7-δ结构和磁通钉扎的比较

多晶样品YBa2Cu3-xLaxO7-δ(0≤x≤0.15)和YBa2Cu3-xGdxO7-δ(0≤x≤0.15)通过固相反应法制备得来.通过结构参数分析,我们发现La首先替代Cu(1)位,然后开始部分替代Ba,而Gd开始替代Cu(2)位然后替代Cu(1)位.YBa2Cu3-xLaxO7-δ和YBa2Cu3-xGdxO...     

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。     

氧含量对BiFeOδ多晶陶瓷介电特性的影响

采用固相反应法制备了不同含氧量的BiFeO_δ多晶陶瓷样品，利用HP4294A阻抗分析仪测量了样品的介电特性随频率和氧含量的变化，用正电子湮没寿命谱学的方法研究了样品中因氧含量的变化所引起的结构缺陷. 实验结果表明：引入氧空位和氧填隙离子缺陷都会使介电常数减小，而介电损耗则随氧含量的增加而增加，二者的变化范围均在10%—35%之间；对不同氧含量的BiFeO_δ样品，介电常数和介电损耗随测量频率的增加而减小. 氧空位的引入使得局域电子密度变小，正电子平均寿命τ_m增加. 在氧含量δ=2.99时电子密度最大(n_e=3.90×10²³/cm³)，继续增加氧含量对正电子寿命与局域电子密度的影响不大. BiFeO_δ样品的介电常数和介电损耗随氧含量的变化可以在空间电荷限制电导的框架下来理解.     

非磁性离子Zn和Al替代对YBCO电子结构及超导电性的影响

为了澄清非磁性离子在不同替代位置对YBCO体系超导电性影响的物理机制,本文利用正电子湮没及相关实验手段对YBa2Cu3-x(Zn,Al)xO7-δ(x=0.0～0.4)体系进行了系统研究.结果表明,Zn对Cu(2)位的占据造成电子局域化的增强效应直接影响到了载流子的配对和有效输运,对体系的超导电性产生较强的抑制,使得Tc急剧下降;而Al对Cu-O链区域的替代则是通过对电子的弱局域化效应,最终对载流子库区产生影响,弱化了载流子向导电层CuO2面的转移,从而影响到体系的超导电性.     

Y-Ba-Cu-O超导体中Cu位元素替代效应的正电子湮没研究

通过 YBa_2Cu_(3-x)M_xO_y(M=Al,Sn)系列样品正电子湮没辐射一维角关联谱的测量,系统地研究了 Cu 位替代对正电子湮没谱的影响.实验表明,Y-Ba-Cu-O 超导体的一维角关联谱由两个高斯成分组成,分别是正电子在链区和 Cu-O 平面采样湮没的反映,未能观察到相应于 Fermi 电子气湮没的抛物线部分存在.正电子湮没谱对 Cu 位元素的替代,特别是链区的替代是敏感的.正电子湮没技术可能为判断 Y-Ba-Cu-O 超导体中元素替代位置提供一些有用的信息.     

Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ烧结样品的直流输运特性

本主要报道了对烧结样品YBa2Cu3O7—δ(Y-123)进行部分元素替代的初步实验结果．用Ca^2 部分替代Y^3 形成的Y1-xCaxBa2Cu3O7—δ(YCBCO)样品呈现出如下特征：样品的正常态电阻率ρ随Ca的替代浓度增加而依次降低,而超导临界温度Tc也依次下降．这一现象与通常情况下对铜氧化物超导材料进行元素替代所引起的行为截然不同．实验还显示：样品在低温下的临界电流密度Jc得到明显提高,掺Ca后烧结样品的临界电流受外磁场的影响明显减小．在弱磁场下,不同掺杂浓度样品的临界电流Ic随外磁场呈不同比例地线性下降,与一般颗粒多晶高温超导体临界电流Ic随外磁场行为明显不同．     

用XRD和ACS测量研究Y_(1-x)Eu_xBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的应力钉扎机制

利用X射线衍射 (XRD)和交流磁化率 (ACχ)方法系统地研究了Y1-xEuxBa2 Cu3O7-δ(x=0 .0～ 1.0 )超导体 ,研究发现Eu掺杂替代了Y晶位后引起了晶格失配 .这种晶格失配与电流密度有密切的联系 .对于不同掺杂成分样品 ,X射线衍射线形分析表明 ( 0 0 6)及 ( 0 0 7)衍射峰型随掺杂量变化 ,掺杂浓度在 30 %和 70 %附近时 ,半高宽 (FWHM)出现极大值 ,表明此时样品的晶格失配最大 .与此相对应 ,电流密度Js 也在此掺杂浓度范围内达到极大值 .我们在晶格失配应力场的钉扎模型下对实验现象进行了讨论 ,认为Y1-xEuxBa2 Cu3O7-δ超导体中由元素替代引起的晶格失配应力场是有效的钉扎中心 .     

YBa2Cu3-xZnxO7-δ(x=0.0～0.5)体系的正电子寿命谱研究

利用正电子湮没谱方法,对Zn替代的YBa2Cu3-xZnxO7-δ(x=0.0～0.5)体系进行了系统研究,给出了正电子寿命参数随Zn替代含量x的变化.证明CuO2面载流子的不均匀分布乃是Zn替代引起超导电性退化的主要原因.讨论了Zn替代引起Y-123体系电子结构的变化特征并给出了初步的解释.     

YBa2Cu3—xZnxO7—hδ（X=0.0~0.5）体系的正电子寿命谱研究

利用正电子湮没谱方法,对Zn替代的YBa2Cu3-xZnxO7-δ(x=0.0～0.5)体系进行了系统研究,给出了正电子寿命参数随Zn替代含量x的变化.证明CuO2面载流子的不均匀分布乃是Zn替代引起超导电性退化的主要原因.讨论了Zn替代引起Y-123体系电子结构的变化特征并给出了初步的解释.     

YBCO体系中Ni替代位置分布的转移与正电子寿命参数的变化

利用正电子湮没和X—射线衍射技术，对Ni替代的YBa2Cu3-xNixO7-δ(x=0.0-0.5)超导体系进行了系统研究，分析了体系的精细结构和正电子寿命参数的变化特征，给出了Ni替代位置在Cu(1)和Cu(2)位之间的可能转移以及与正电子寿命参数之间的关联。结果表明，在小替代浓度下，Ni主要占据Cu(2)位，随替代含量的增加，出现部分Ni向Cu(1)位转移，进一步增大Ni替代含量(x≥0．2)，则出现部分Ni在Cu(1)和Cu(2)位之间随机分布，并伴随有杂相出现。同时，讨论了Ni对超导电性抑制的磁散射机理及其解释。     

YBa2Cu3O7-δ超导体氧缺陷的正电子寿命谱

系统研究了不同氧缺陷的YBa_2Cu_3O_(7-δ)(δ=0.06—0.68)超导体正常态(300K)和超导态(77K)下的正电子寿命谱,利用两态捕获模型对实验结果进行了分析,计算了相应的局域电子密度n_c和空位浓度C_v随氧缺陷δ的变化,给出了氧缺陷YBa_2Cu_3O_(7-δ)体系的正电子湮没特征,讨论了相应的正电子湮没机制以及与超导电性之间的关联。 关键词：     

镧系超导体1/8反常现象的研究

我们测量了La2-xMxCuO4 (LMCO,M=Sr,Ba,x=0.05,0.10,0.125,0.15,0.2)体系的室温正电子寿命谱,研究了正电子湮没机制与超导电性之间的关系.实验结果表明在x=1/8附近电子密度(ne)出现峰值响应,说明在掺杂浓度不断增加的过程中,当x<1/8时,正电子-空穴反关联起决定性的作用,而在x>1/8时,化学掺杂引起的电子损失是决定电子密度的最重要的原因.     

稀土元素替代Y对YBa2Cu3O7-δ氧吸附性能的影响

用热重法研究了RBa2Cu3O7-δ(R=Gd、Er、Eu、Dy、Sm、Ho和Nd)及Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.5和1.0)共10种材料在高温下的氧吸附—脱附性能。结果表明,随着温度的升降循环,仅NdBa2Cu3O7-δ(R=Gd)和Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ的氧吸附—脱附性能有较好的重复性,其余的6个样品的重复性都很差;并且这10种样品的质量变化率都没有YBCO的大。     

Ca掺杂氧化物超导体正常态电阻反常及其磁输运行为

本文研究了对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ进行Ca掺杂后样品的输运特性.实验中发现:随Ca含量增加,样品正常态电阻随之下降.出现反常电阻现象原因可能是Ca替代Y位,导致体系载流子浓度发生变化,从而使得晶界附近的电子能带结构发生改变.另外;低温下的样品伏安特性在外磁场下出现反常,动态电阻dV/dI随磁场增加而下降.有关该现象的物理机制有待于进一步研究.