单晶GdBa2Cu3O6＋δ顺磁性和超导性的研究

掺杂有顺磁性稀土元素离子的高温超导体的磁滞回线因包含有顺磁的贡献而变宽，使根据Bean模型得到的临界电流密度偏离了其真实的值．本文对描述其中顺磁性磁化强度贡献的扩展Brillouin函数进行了修正，并将该种描述方法应用于单晶GdBa2Cu3O6＋δ样品．外场低于临界场HC1时，顺磁性对总的磁化强度没有贡献；外场高于HC1的磁场下，磁场增加和磁场降低时顺磁性的磁化贡献并不相等．由此验证了在GdBa2Cu3O6＋δ的晶体结构中，超导电流沿Cu-O面流动，对位于两层Cu-O面间的顺磁性离子产生屏蔽作用．GdBa2Cu3O6＋δ中超导性和顺磁性相互独立共存，超导性通过电流的屏蔽作用间接的影响了顺磁性的贡献．     

高温超导体的好消息

高温超导材料在应用上的主要困难是临界电流密度太低.问题在于混合态时材料中磁通线所受的钉扎力较弱,稍大一点的电流通过会引起磁通线的运动,从而产生电阻破坏超导电性,早些时候,很多人认为这个缺点很难甚至不可能被克服. 1989年,中子辐照YBa-2Cu-3O-7样品对临界电流影响方面的实验给人们以希望.例如贝尔实验室 Bruce Van Dover 等人进行的辐照实验,辐照前,77K下YBa-2Cu-3O-7晶体最大的临界电流密度为6500A/ cm～2 ,辐照后,提高到620000A/cm～2.也许是辐照产生的小缺陷成为磁通线的钉扎中心. 临界电流密度提高100倍的结果只在一个晶…     

离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中的点缺陷的影响

核级石墨是球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)中的一种关键材料,在堆内用作燃料元件基体材料、结构材料和中子反射层材料.研究核级石墨辐照和氧化行为下的缺陷演化对反应堆安全具有重要意义.本文对IG-110石墨样品进行了一系列包含不同顺序和不同条件的离子辐照和氧化的实验,分为仅辐照、仅氧化、辐照后氧化、氧化后辐照,通过观察其结构、形貌、石墨化程度和点缺陷的演化,研究离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中点缺陷的影响.拉曼光谱表明,随辐照剂量的增大,拉曼峰强比I_D/I_G先增大后减小,说明离子辐照使石墨中产生了点缺陷,且点缺陷在辐照剂量增大时进一步发生演化;氧化后石墨化程度增大,说明高温下的退火效应使点缺陷发生复合,因此氧化之后点缺陷数量减少.氧化后辐照样品的点缺陷含量低于仅辐照样品,辐照后氧化样品的点缺陷含量高于仅氧化样品.正电子湮灭多普勒展宽揭示了离子辐照后石墨中仅有点缺陷,而氧化使点缺陷部分回复.离子辐照和氧化对石墨中点缺陷的演化产生相反的影响,即离子辐照使平均S参数增大,平均W参数减小,而氧化使平均S参数减小,平均W参数增大.对于辐照后氧化的样品,850℃高温的退火效应不足以使点缺陷完全回复.     

单晶GdBa2Cu3O6+δ顺磁性和超导性的研究

掺杂有顺磁性稀土元素离子的高温超导体的磁滞回线因包含有顺磁的贡献而变宽,使根据Bean模型得到的临界电流密度偏离了其真实的值.本文对描述其中顺磁性磁化强度贡献的扩展Brillouin函数进行了修正,并将该种描述方法应用于单晶GdBa2Cu3O6 δ样品.外场低于临界场HC1时,顺磁性对总的磁化强度没有贡献;外场高于HC1的磁场下,磁场增加和磁场降低时顺磁性的磁化贡献并不相等.由此验证了在GdBa2Cu3O6 δ的晶体结构中,超导电流沿Cu-O面流动,对位于两层Cu-O面间的顺磁性离子产生屏蔽作用.GdBa2Cu3O6 δ中超导性和顺磁性相互独立共存,超导性通过电流的屏蔽作用间接的影响了顺磁性的贡献.     

低能离子对高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的表面改性和机理

低能氩离子束轰击并后退火处理的离子束表面改性,会影响高温超导薄膜的表面结构和超导特性,但是其中的深刻微观机理不清楚.本文通过连续改变离子束轰击时间,系统研究了离子束表面改性对于超导膜结构和临界电流密度的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、J_(c-scanning)测试表征样品的结构特性和超导特性,并得出内应变、氧空位缺陷等参量.研究表明,经过表面改性的钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_(7-δ),YBCO)薄膜,随轰击时间增加表面形貌会变得更加均匀致密,a轴晶粒消失,并且临界电流密度有了显著的提高.由化学键收缩配对模型分析得出,临界电流密度的提高与薄膜内应变增大和引发的局部YBCO结构中Cu—O键收缩有关.     

Pr替代YPBCO超导单晶的峰效应研究

采用TSSG法在1 atm氧气氛下生长出Y1-xPrxBa2Cu3O7(x=0.07215)超导单晶样品;测量了该单晶样品在不同温度下的磁特性;根据Bean临界态模型,计算出不同温度下的临界电流密度Jc对磁场H的依赖关系;在对该样品的直流磁化研究中观测到了峰效应。随着温度的降低,样品的临界电流密度明显增加。     

中子辐照对熔融织构YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体磁学性能及微观组织的影响

本文研究了中子辐照对熔融织构生长(MTG)YBaCuO 超导样品磁学性能及微观组织的影响.采用了两种辐照剂量:2.3×10~(16)n/cm~2和1.16×10~(17)n/cm~2.通过比较辐照前后样品磁滞回线,发现临界电流密度明显提高,在77K、0.1T 磁场下,临界电流密度达到4.7×10~5A/cm~2,此辐照前样品的临界电流密度提高了几十倍.通过观察辐照前后不可逆线 T~*(H)的变化,发     

退火对He注入及随后208 Pb27+辐照的Al2O3单晶PL谱的影响

利用高能离子研究了110 keV的He+注入Al2O3单晶及随后230 MeV的208pb27+辐照并在不同温度条件下退火样品的光致发光的特性.从测试结果可以清楚地看到在375 nm,390 nm,413 nm和450 nm出现了强烈的发光峰.经过600 K退火2 h后测试结果显示,390 nm发光峰增强剧烈,而别的发光峰显示不明显.在900 K退火条件下,390 nm的发光峰开始减弱相反在510 nm出现了较强的发光峰,到1100 K退火完毕后390 nm的发光峰完全消失,而510 nm的发光峰相对增强.从辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460-510 cm-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al2O3振动吸收峰消失,说明Al2O3振动模式被完全破坏.1000-1300cm-1之间为Al-O-Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动.退火后的FTIR谱变化不大.     

α-Al2O3: Mn单晶的三维热释发光谱研究

测量了α-Al2O3: Mn单晶中子辐照前后的三维热释发光谱.观察到α-Al2O3: Mn:Mn单晶γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，峰温在350℃波长为680nm处有一宽发光峰，这可能与Mn2+离子有关；波长为695nm峰温在170℃和350℃的线状光谱，叠加在680nm宽发光峰上，是Cr3+离子的发光谱线,其中可能有Mn4+离子的贡献.与纯α-Al2O3单晶的热释发光谱相比，掺入Mn杂质后，γ射线照射的三维热释发光谱中完全地抑制了波长为416nm的α-Al2O3的F心发光峰.经1017cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，在150℃出现了波长为416和695nm的发光峰，以及在250℃波长为680和695nm的发光峰，其中695nm新发光峰的强度略超过了中子辐照前α-Al2O3:Mn在350℃波长为695nm的发光峰，说明中子辐照产生了大量浅陷阱能级和F心.然而，经1018cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，出现了峰温150℃，190℃和250℃波长为520nm的Mn2+离子发光峰，以及300℃波长为680和695nm的Cr3+（或Mn4+）的发光峰，表明增高中子注量的辐照，产生了温度为190℃，250℃和300℃深陷阱能级和F心，并使Mn2+离子发光峰明显加强. 关键词： α-Al2O3:Mn 三维发光谱 缺陷结构 发光机理     

添加Sm211对MTG—Y123临界电流密度的影响

适量Ｓｍ２ＢａＣｕＯ５（Ｓｍ２１１）的掺入改善了熔融织构ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＭＴＧ－Ｙ１２３）的临界电流密度特性，并且在磁化曲线中出现第二峰现象（鱼尾现象）。在９５０℃进行高温处理后，第二峰消失，并且临界电流密度也降低了，其后的吸氧处理不能完全恢复后处理的临界电流密度特性。这可能是因为形成了（Ｙ，Ｓｍ）１２３，且局域富Ｓｍ的（Ｙ，Ｓｍ）１２３中Ｓｍ代替Ｂａ形成低Ｔｃ相造成的。我们还对比了加及不加Ｓ     

自离子辐照对兆伏注P+硅中二次缺陷的影响

用平面透射电子显微术和剖面透射电子显微术以及卢瑟福背散射沟道谱技术研究了兆伏注P⁺硅中的二次缺陷以及自离子辐照对它们的影响.实验结果表明，二次缺陷峰的深度稍大于平均投影射程.实验还发现，用适当能量和剂量的自离子在退火之前辐照兆伏注P⁺硅样品，可以抑制二次缺陷的生成，但如果在退火之后辐照，则会得到相反效果.对此现象的物理原因进行了讨论.另外，还给出了Si⁺，P⁺在硅中形成二次缺陷带的临界剂量，并且对临界剂量与注入能量的关 关键词：     

利用离子激发发光研究ZnO离子注入和退火处理的缺陷变化

在北京师范大学GIC4117 2×1.7 MV串列加速器上,利用离子激发发光(ions beam induced luminescence,IBIL)技术研究了2 MeV H~+注入ZnO的缺陷变化及473和800 K退火处理对缺陷的恢复作用.实验表明,在2 MeV H~+的辐照下,晶体内部产生的点缺陷会快速移动、聚集成团簇,从而抑制发光.473 K退火后的受辐照ZnO晶体内仍存在着大量的缺陷和团簇,而这些缺陷和团簇作为非辐射中心抑制着ZnO晶体的发光.800 K的退火处理可以显著地分解辐照过程中形成的团簇,也可以帮助点缺陷回到晶格位置,从而减少晶体内部的不平衡缺陷,提高晶体的结晶度,使退火后的受辐照ZnO样品IBIL光强大幅度增强.     

退火对Pb辐照Al2O3单晶发光特性的影响

研究了230MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照Al₂O₃样品及随后在600,900,1100K高温条件下退火后的光致发光特性。从辐照样品的测试结果可以清楚地看到在波长为390,450nm处出现了强的发光峰。辐照量为1×10¹³ions/cm²时,样品的发光峰最强。经过600K退火2h后测试结果显示,380nm发光峰剧烈增强,而其他发光峰显示不明显。在900K退火条件下,380nm的发光峰开始减弱,而在360,510nm出现了明显的发光峰,至到1100K退火完毕后380nm的发光峰完全消失,而360,510nm的发光峰相对增强。从被辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460~510cm^-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al₂O₃振动吸收峰消失,说明Al₂O₃振动模式被完全破坏。1000~1300cm^-1之间为Al—O—Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动,说明其振动模式受到影响。辐照剂量较小的样品,损伤程度相对较低,经退火晶化后,振动模式基本恢复到单晶状态;辐照剂量较高的样品,损伤程度大,退火处理后表面变得较粗糙,振动模式并未出现,说明结构破坏严重。     

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．     

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．     

高温退火后非掺杂磷化铟材料的电子辐照缺陷

对不同气氛下高温退火非掺杂磷化铟(InP)材料的电子辐照缺陷进行了研究. 除铁受主外，磷化铁(FeP₂)气氛下退火后的InP中辐照前没有深能级缺陷，而辐照后样品的热激电流谱(TSC)中出现了5个较为明显的缺陷峰，对应的激活能分别为0.23 eV, 0.26 eV, 0.31 eV, 0.37 eV和0.46 eV. 磷(P)气氛下退火后InP中的热生缺陷较多，电子辐照后形成的缺陷具有复合体特征. 与辐照前相比，辐照后样品的载流子浓度和迁移率产生显著变化. 在同样的条件下，经FeP₂ 气氛下高温退火后的InP样品的辐照缺陷恢复速度较快. 根据这些现象分析了缺陷的属性、快速恢复机理和缺陷对材料电学性质的影响. 关键词： 磷化铟 电子辐照 缺陷     

平均价电子数与掺杂Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)体系超导电性的关系

文中尝试引进平均价电子数对掺杂Y1Ba2Cu3O7-δ(YBCO)体系超导电性进行分析。结果表明,掺杂YB-CO体系的平均价电子数Zv与转变温度Tc、临界电流密度Jc之间有较好高斯分布规律。因此,提出用平均价电子数作为提高掺杂YBCO体系超导电性的一个新依据。这对今后制备出具有更高Tc、Jc的掺杂YBCO超导氧化物有很好的指导意义。     

尺寸对Cu-Nb微观复合材料磁滞特性的影响

本文研究了Cu-Nb多芯复合线微观结构对磁滞特性的影响.样品通过不同塑性应变和热处理获得不同显微结构.结果表明,经冷加工变形和800℃/1.5h退火,尺寸为Φ1.06mm样品的磁化曲线中只在高场下出现了一个峰,这个峰来源于Nb的体钉扎.Φ2.04mm样品在退火后的曲线中出现了三峰结构,低场下的两个峰是由于临界效应使Cu基体中产生了超导电性引起的,而高场下出现的第三个峰也与Nb的体钉扎有关.样品中Nb芯丝直径及芯丝间距等因素影响了复合材料直流磁化曲线的特征.     

高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Y-123/Cax体系的超导输运特性研究

本系统地研究了Y-123高温超导体Ca掺杂样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0,0．1,0．2,0.3)和Y-123／Cax(x=0．1,0．2,0．3)样品的超导特性,对样品的临界温度Tc及输运特性进行了对比分析．实验发现：随着Ca含量增加两组样品的Tc有不同程度的递减,样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的Tc随Ca含量增加的变化规律正好与样品Y-123／Cax相反．Ca元素的加入使两组样品临界电流都有明显提高,但在Y-123／Ca,中表现得更为明显,并且受磁场的影响更小．实验中还发现,Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的I-V曲线存在负磁阻区,而在Y-123／Cax中却没有发现．     

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(Y1-xGdx)Ba2Cu3O7-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YBa2Cu3O7-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ne的变化.结果表明,局域电子密度ne随Gd含量x的增加而减小,而超导转变温度Tc随局域电子密度ne的减小而增加,这种局域电子密度ne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.