物理所铁基超导材料拓扑性质研究取得进展

<正>铁基超导体和拓扑绝缘体是近年来凝聚态物理研究的热点问题。铁基超导体是非常规超导体,不同于传统的电声耦合机制的BCS超导体,其超导配对机制的解释仍然是凝聚态物理理论的一个难点;同时,不同于单带的铜基非常规超导体,铁基超导体的多带特性使其具有更丰富的电子结构。拓扑绝缘体的发现突破了人们对绝缘相的认识,这类材料的体态为绝缘态,但在表面或界面上存在导电的金属态。同样地,拓扑绝缘体具有复杂的电子结构,其拓扑相的出现通常会伴随着能带的反转。但是,过去几年间,人们没有发现这     

上海微系统所准二维超导/石墨烯异质结研究取得突破

<正>近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导研究再获重要突破。信息功能材料国家重点实验室、超导实验室姜达、胡涛等人通过机械剥离实现石墨烯/超薄超导Bi2Sr2Ca Cu2O8+x(Bi2212)异质结,在单层晶胞乃至半层晶胞厚的Bi2212材料中发现了高于液氮温度的超导转变。Bi2212为铜基超导体的重要成员,由于在铜基超导材料系列中各向异性最强,是研究准二维超导的最     

脉冲激光沉积技术制备超导薄膜的研究进展

超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色,而且是超导机理研究的良好载体,是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展,并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术：超导带材和大面积薄膜制备。最后,本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术,构建与高温超导相关的高维相图和定量规律,有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。     

生物矿化法制备平片状YBCO粉末的超导连接性及补氧退火对超导连结性影响的研究

本文报道了用生物矿化法制备平片状YBCO粉末的过程,并通过对Bean模型参数选择研究了YBCO粉末内部晶粒间的超导连接性.结果表明在这种平片状YBCO粉末内部存在有自发的晶粒间超导连接,这种超导连接存在于由平片状YBCO晶粒构成的具有相似生长方向的晶粒簇当中,而在77 K下,超导连接区域平均包含3～5个平片状晶粒.本文还就补氧退火中烧结温度和保温时间对平片状YBCO粉末超导连接性的影响进行了系统的研究.     

氩气退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的性能影响研究

作为一种铁基超导薄膜,Fe(Se,Te)薄膜具有晶体结构简单、所包含的元素较少、易于合成的特点,不仅有利于超导机理研究而且有着潜在的技术应用价值。本文通过磁控溅射在温度为320 ℃的CaF₂单晶衬底上制备了Fe(Se,Te)薄膜,并在氩气氛围下进行了退火处理。研究了退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的晶体结构、微观形貌、成分组成以及电输运特性的影响。结果表明:Fe(Se,Te)薄膜的结晶性较好,退火有助于消除薄膜样品中的FeSe相,薄膜的晶格常数c对退火不敏感,退火后薄膜晶粒尺寸变大;Fe(Se,Te)薄膜成分与靶材的名义组分存在一定的偏差,退火时间越长,Fe(Se,Te)薄膜表面的颗粒越密集;Fe(Se,Te)薄膜的电阻随温度升高而减小,呈现出半导体特性,退火3 h后电阻明显增大。     

类铁基超导材料BaMn2Bi2电输运性质的各向异性

层状过渡金属化合物BaMn2Bi2与“122”型铁基超导材料BaFe2As2具有十分相似的特征,不仅具有相同的四方ThCr2Si2晶体结构,而且都是反铁磁基态.我们采用助溶剂法制备了BaMn2Bi2的高质量大尺寸单晶样品,通过X射线衍射、能谱分析系统、综合物性测量系统表征了该单晶样品的晶体结构、化学成分和电输运性质,并对其电输运性质的各向异性进行了系统的研究.研究发现:零磁场下BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率从300 K到100 K随温度下降而下降,表现出坏金属行为;但是100 K以下随温度下降而上升,表现出半导体行为,其激发能约为2.5～3 meV.施加9T磁场后,100 K以上两个方向的磁阻仅为5;左右,而100 K以下两个方向磁阻都逐渐下降,直到1.8K达到-18;左右.无论是否施加磁场,BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率都没有表现出明显的各向异性.     

Mg1-xNaxB2的结构和超导特性研究

在Ar气保护条件下,采用烧结扩散反应法制备了不同钠含量的Mg1-xNaxB2块状样品.用X射线衍射及SQUID磁强计对样品进行了分析.X射线衍射检测结果表明样品中除了MgO杂相之外,主要为晶态MgB2物相.SQUID测量结果表明:钠的掺入仅使MgB2超导转变温度稍有降低.同时发现在样品的烧制过程中,多于化学计量比的Mg粉并没有影响到超导的转变温度及转变温度的宽度.     

超导水平磁场结构对φ300mm直拉硅单晶固液界面影响的三维数值模拟

针对不同超导水平磁场结构的磁力线分布对φ300 mm直拉硅单晶固液界面影响问题,本文采用一种基于格子Boltzmann方法的耦合热格子模型,解决温度场与速度场耦合建模问题,并对不同结构的超导磁场作用下的晶体生长进行了三维数值模拟.结果表明,采用单磁力线分布的超导磁场结构使得固液界面氧含量降低,但是容易引起熔体内部热分布不均匀;采用双磁力线分布结构能够有效地改善熔体内部沿晶体生长的轴向温度梯度和沿固液界面的径向温度梯度,然而,其对固液界面氧含量抑制作用较小.当晶转、埚转工艺作用时,超导单磁力线水平磁场结构明显优于超导双磁力线水平磁场结构,固液界面形状对称性随磁感应强度的增加而增强.     

Bi-2223/Ag异质结的光生电压效应研究

在50 ～ 340 K不同温度下,利用紫色激光(λ=405 nm)对银/铋锶钙铜氧2223异质结界面进行辐照,观测到明显的光生电压效应,发现光生电压的极性分别在超导转变温度TC与320 K附近发生了反转,排除了激光产生的热电势是产生光生电压的原因,分析表明银/铋锶钙铜氧2223异质结界面处存在内建电场:光生电压由异质结界面处的内建电场分离光生电子-空穴对产生的.超导转变温度TC之下以及320 K以上,内建电场方向从超导体指向金属电极;超导转变温度TC与反向温度320 K之间,内建电场从金属指向超导体.     

物理所利用浮区法制备出大尺寸FeSe超导晶体

<正>二元Fe Se超导体是铁基家族中化学组成和晶体结构最简单的,并显示高TC特征(在高压下或单层膜中)。因此,它是研究铁基高温超导机理非常重要的原型(prototype)材料。由于超导的β-Fe Se相本身无固-液相平衡区,导致以前的晶体生长思路基本上被束缚于助溶剂法和气相输运法,因而得到的晶体尺度小。     

煅烧时间与温度对超导/铁磁复合材料性能的影响

采用传统的固相反应法在较低的烧结温度与较短的煅烧时间下制备了(La1.85Sr0.15CuO4)1-x(La2/3 Sr1/3MnO3)x(简写为LSCO/LSMO)超导/铁磁复合材料.结果显示:复合后LSMO中的结构没有发生明显改变,随着温度的降低,所有的复合材料在38 K左右均会出现电阻急剧下降,最终呈现超导现象.甚至当LSMO铁磁性材料掺入达到O.20mol时,复合材料仍旧呈现超导态.同时所有复合样品的超导转变温度TC随着x的增加呈现线性下降的趋势.因此,通过低温与短时的烧结方法可以避免处于晶界处的LSCO的CuO面被破坏,进而提高超导/铁磁复合材料中在晶界处的铁磁的共存含量.     

实用化Bi系超导带材的制备工艺研究进展

超导材料具备优异的电学和磁学性能,具有很大的发展前景。目前应用最多的是NbTi和Nb₃Sn两种低温超导材料,但是其需要在4.2 K超低温下(液氦制冷)使用,成本高昂。Bi-2223的临界超导温度高达110 K,液氮制冷就可以使用,展现出良好的实用价值。Bi-2223是一种层状结构的化合物,常被制备成带材,使层面方向平行于带材表面,以发挥其最佳超导性能。但是将其实用化过程中还存在着Bi-2223相纯度不高、致密度不够、晶粒连接性不佳、抗拉伸强度和延伸率不足等问题。为了能够实用化,必须兼顾电学性能、机械性能、制冷技术等因素。本文综述了实用化Bi系超导带材的制备工艺与研究进展,分别对Bi-2223前驱粉制备工艺、Bi-2223带材的制备工艺及研究进展、Bi-2223超导带材实用化进展等进行介绍,为其制备工艺和实用化的进一步深入研究提供参考。     

化学溶液法制备GdBa2Cu3O7-x超导薄膜的研究

将乙酸盐溶解在丙酸中获得无氟的前驱溶液,利用化学溶液沉积(CSD)法在LaAlO3(LAO)(100)单晶衬底上外延生长出GdBa2 Cu3 O7-x(GdBCO)超导薄膜.研究了不同退火温度下获得的薄膜的物相、取向、形貌以及超导电性.结果表明:在817℃下合成的GdBCO薄膜具有很好的双轴取向,其超导转变温度(Tc)为92.5 K;在77 K和自磁场下,临界电流密度(Jc)达到1.33 MA/cm2.     

双有机取代基TGS系列晶体的研究

本文采用水溶液缓慢降温法生长了4种双有机取代基TGS系列晶体.双有机取代基分别为L-α-丙氨酸+乙酸,L-α-丙氨酸+丙酸,L-α-丙氨酸+乳酸,L-α-丙氨酸+异丙醇胺.系统地研究了有机双取代基TGS系列晶体的生长形态、晶胞参数、主要的介电、热释电和铁电性能参数等,发现这几种双有机取代基TGS晶体的品质因子有不同程度地提高.并从结构的角度出发探讨了双有机取代基对晶体生长形态和晶体性能的影响机制,提出了有机取代基分子本身的结构特征和有机取代基中的功能基团是影响TGS晶体形态和性能的两大因素.     

合肥研究院超导纳米线研究取得新进展

中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员田明亮课题组和张昌锦课题组合作在单晶超导纳米线的超导体-绝缘体转变研究中取得新进展,相关研究结果在线发表在美国化学学会Nano Letters上。长期以来准一维超导体的超导—绝缘体转变(SIT)研究一直吸引着很多关注,但是对控制SIT这种转变     

中国科大在二维纳米材料巨磁阻效应研究中取得进展

<正>近日,中国科学技术大学谢毅教授团队、吴长征教授课题组与曾晓成教授、中国科学院强磁场科学中心研究组合作,通过阴离子固溶技术实现了二维纳米材料的自旋和能带结构的本征调控,获得了目前二维纳米材料中最高的负磁电阻效应,该现象的发现有可能推动二维材料在自旋电子器件的进展。该成果发表在10月6日的Physical Review Letters上。基于电子自旋自由度调控的巨磁阻材料,能实现信息高密度存储和高速读写,是整个信息产业的核心。随着人们对电子器件高集成度和小型化日益增长的需求,在更小的材料尺度实现磁阻效应成为追逐目标。     

钆基配位聚合物分子磁制冷材料研究进展

磁制冷是一种高效、节能、环保的新型制冷技术,在气体液化、高能物理、超导技术等诸多领域具有广阔的应用前景。Gd基配位聚合物分子磁制冷材料不仅具有迷人的结构和优异的磁热效应,而且表现出良好的物理和化学稳定性,因而备受关注。本文主要从合成策略、结构与性能方面出发,综述了近年来Gd基配位聚合物分子磁制冷材料的研究进展,探讨了分子结构与磁性能之间的构效关系以及提高磁热效应的有效方法,并对今后的发展和面临的问题进行了讨论和展望。     

Pb添加对MOD-YBCO超导膜结构和临界电流密度的影响

使用Pb添加方法改善钇钡铜氧(YBCO)超导膜的金属有机物沉积(MOD)制备中的形核和生长过程.通过引入一定量的三水合乙酸铅,配制出均一稳定的含Pb前驱溶液,经过涂覆和热处理制备YBCO超导膜,然后测量YBCO超导膜的微观结构和临界电流密度(Jc),从而研究了不同Pb添加量和不同水分压的影响.研究结果表明,当热处理期间的水分压较低(露点为25℃)时,Pb添加会使YBCO膜形成气孔,出现局域不致密的现象,从而导致Jc明显下降.当热处理期间的水分压较高(露点为45℃)时,使用Pb添加方法制备的YBCO膜致密程度提高,而且非c轴取向YBCO晶粒得到抑制,当Pb添加量为1.lwt;时YBCO超导膜的Jc最优,可达到3.7 MA/cm2(自场,77 K,370 nm厚).     

铅基弛豫型铁电单晶研究进展及其应用

铅基弛豫型铁电单晶由于其具有潜在的巨大商业和军用价值日益受到了人们的重视.本文主要对新型压电单晶的研究进展进行了较为全面的概述.并对其在电声换能技术中的应用前景进行了分析.同时指出了目前研究中存在的主要问题并提出展望.     

铁催化薄膜的微观结构对碳纳米管阵列生长的影响

本文利用热化学气相沉积法（TCVD）,系统地研究了NH3预处理对硅基底上沉积的催化剂铁膜的结构及所制备的碳纳米管形态的影响。研究结果表明,利用氨气对硅基底上的催化剂铁膜进行适当的预处理不仅可以将催化剂颗粒细化,还可以使催化剂在碳纳米管的制备过程中保持较高的催化活性,促进分解出的活性碳原子在催化剂中扩散和析出,增强碳纳米管的成核和生长,从而合成出纯度较高、定向性好的碳纳米管阵列。