高T_c氧化物超导材料的显微结构特点

高T_c氧化物超导材料的晶体结构已基本明了。然而,由于多晶氧化物超导材料中晶粒大小、分布、取向的不同,以及晶界、气孔、杂质相和缺陷等显微结构的影响,给制备高T_c的超导材料带来困难。因此,研究超导材料显微结构的特点以及它们与J_c的关系,已成为目前高T_c材料研究的一项重要课题。本文利用透射电子显微镜,试图从晶粒、晶界等超导材料的显     

SrTiO3基片上三面YBa2Cu3O7-x超导薄膜的制备工艺

在最近10年里超导量子干涉器件(SQUID)得到了广泛的研究,高温超导体的发现进一步促进了这一器件的发展。几个小组已经报道了利用高T_c SQUID测量心磁的实验结果。然而迄今为止由于尚未解决高T_c线材及其超导连接问题,因而还没有有效地制成高T_c梯度线圈,这无疑限制了它的使用。为此高T_c梯度线圈的研制已成为引人注目的课题。本文报道在SrTiO_3(STO)基片上制备三面高T_c YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜的工艺、形貌及超导性能。由于基片上的薄膜在空间中两个端面相互平行通过中间膜彼此连接,因而只要采取适当的光刻技术,就可以制成SQUID磁场梯度计。     

加压烧结合成HgBa_2Ca_2Cu_3O_(8+δ)超导体的研究

自Putilin和Schilling等人发现了Hg-Ba-Ca-Cu-O系统的T_c可达130K以上的超导性以来,世界上掀起了一个研究Hg系超导体的高潮,这不仅因为它创造了T_c的最高记录,而更重要的是该化合物系具有值得深入研究的、十分有趣的物理特性及超导机制.然而,由于HgO的熔点低、易挥发、且毒性大,所以造成制备这一系统的超导样品的难度相当大.目前通常采用两种方法来制备该系统的超导样品:①高压法;②封管法.前者由于压力太高(一般     

钙钛矿型Ln-Ba-Cu-O超导体系的衍射花样与T_c关系探讨

Bednorz和Müller在Bo-La-Cu-O体系中发现了高T_c的超导电性的存在,致使世界范围内掀起了研究此类新型高温超导体的热潮。新型的高T_c超导材料结构与性能的关系是人们关注的焦点之一。这类材料结构类型现已探明的有钙钛矿型和K_2NiF_4型。电子显微镜和X-光衍射的研究结果表明YBa_2Cu_3O_x具有畸变的正交钙钛矿结构。 本文用X-光衍射法跟踪Ln-Ba-Cu-O超导材料的形成过程,探讨样品的衍射花样与T_c的关系。结果表明:X-射线衍射花样是判断超导材料T_c的高低。表征其结构类型的强有力的实验手段之一。     

强极性半金属中的电子-声子耦合与超导性

Y-Ba-Cu-O系统中最近发现的高TIc超导性(T_c～90 K)引起了热烈的讨论。在此以前人们已普遍接受了电子-声子超导T_c上限为30～40 K的观点。因此对于大大超过这个上限的高T_c提出了不少新的超导机制的猜测与分析。无疑,这一类的探讨将有力地推动固体理论的深入发展.值得注意的是目前所有关于这类高T_c材料的报道都指出在T_c以上的正常态样品的电磁性质是金属性的。其中载流子的行为近似于自由巡回电子。这个基本事实促使我们在探讨新机制的同时也认真反思,是否普通的BCS电子-声子机制真是和这样     

恒稳磁场下的Bi系超导晶体激光加热浮区生长

激光法拉制单晶或织构纤维是以 Czochralski 晶体生长技术为基础,利用激光为热源控制生长几十至几百微米直径的各种高熔点多元氧化物陶瓷单晶纤维的技术,80年代初美国贝尔实验室等用这一方法制备了具有特殊性能的各种单晶纤维材料.1986年的世界性高温超导热潮出现后,各国的激光加热浮区生长(LHPG)的实验室先后用此制备高 T_c 超导纤维,中国科学院金属研究所曾在国家超导中心资助下建立了专用于超导研究的实验装置.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导材料的(001)畴界和晶界

一、引言 Bednofz和Muller首先报告了钙钛矿结构的高T_c超导材料,从而迎来了超导材料研究的新突破。由于超导特性主要依赖于它们的结构,因此在大量的电子显微镜(TEM)观察中,我们始终把超导材料中孪晶、孪晶畴,畴界和晶界等显微结构特点作为主要的研究对象。大     

HgBa_2CaCu_2O_(6+δ)和HgBa_2Ca_2Cu_3O_(8+δ)超导体合成及超导性研究

自从高T_c铜氧化物超导体发现以来,许多相关超导相已相继合成出来,它们均含有二维铜氧面,连结铜氧面并作为载流子库的结构单元有很多种,如(BiO)_2,(TIO)_2,CuO链和TIO层等等.最近Putilin等发现含Hg的超导体 HgBa_2CuO_(4 δ),它含有一个铜氧面,T_c为94K.含更多铜氧面的Hg系超导相也已发现,其抗磁转变T_c高达134K.采用高压合成方法可制得1212,1223,1234超导相,常压合成也可制备出1212,1223超导相,但其制备     

B1型NbC的高压合成

从经验中知道,B1、D5_c和A15(或NaCl、Pu_2C_3和Cr_3Si)型三种晶体结构的立方晶体材料,可能提供人们所期待的高超导转变温度。合成和研究这些材料的超导性质,自然是人们很感兴趣的。NbC是NaCl型材料,曾经用粉末配料烧结法和溅射沉积法对该材料进行合成。Giorgi等用粉末配料在10~(-5)毫米汞高真空中在2000℃左右加热2—24小时,获得了不同含碳量的NbC样品,其超导转变温度T_c最高可达11.1K。Powell等用超细铌粉在H_2和CH_4气氛中烧结,在850—1050℃下保温2—113.6小时,获得了NbC微晶,T_c值最高为9.5K,开始超导点10.1K。Spitzer在Ar和CH_4等离子体中进行溅射沉积,合成出NbC薄膜,晶格常数     

重费米子材料CeCoIn_5超导态的唯象理论

重费米子超导体是最早发现的非常规超导体,具有丰富的超导量子现象.理解重费米子超导配对的微观起源能够启发非常规超导的机理研究和新型超导体的实验探索.本文简要介绍了近年来在重费米子超导实验和理论上的最新进展,利用量子临界自旋涨落的唯象模型,结合Eliashberg理论计算了CeCoIn_5的超导性质,得到了具有dx~2-y~2波对称性的超导能隙,符合实验结果.在此基础上提出了计算超导转变温度T_c的简化公式,结合二流体理论解释了CeCoIn_5和CeRhIn_5中T_c随压力的演化.这一结果为发展重费米子超导的唯象理论提供了新的思路.     

掺Eu~(3+)的Tl-Ba-Ca-Cu-O系高T_c超导材料的X射线衍射研究

自从Maeda等发现无稀土高温超导材料Bi-Sr-Ca-Cu-O系后,Sheng等相继发现了另一类Tl-Ba-Ca-Cu-O系高温超导材料,其超导转变温度似乎更高一些,其结构也非常相似,均存在二、三个超导相,相应的T_c分别为～85K和110K或更高一点;而相的化学组分则分别为2212和2223,或其它化学配比关系,通常分别称之为低温相和高温相。许多作者一     

激光扫描原位淀积Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)大面积超导薄膜

高T_c超导性应用的一个重要领域是超导微波器件,这种超导微波器件最显著的特点是它的微波表面电阻比一般金属低得多.作为微波器件用的超导薄膜其面积要求大于几个平方厘米.而以往最有效制备高T_c超导薄膜的脉冲激光淀积技术只能在小面积上生长均匀性能优良的超导薄膜.因此,采用恰当的措     

向液氢温区前进——探索高临界温度超导体

1973年,在美国加特林伯格(Gatlingburg)举行的超导电性与点阵不稳定性会议上,加瓦勒(Gavaler)和泰斯塔迪(Testardi)报告,他们先后用溅射法制成了临界温度T_c为23.2K的A15结构的Nb_3Ge。这一重大突破,使在液氢温区(20.4K)实现超导应用这一宿愿,有可能在不远的将来实现。探索高临界温度超导体(简称高T_c超导体),从1911年昂尼斯(Onnes)发现超导现象以后就开始了。当时,离实现氦气液化只有三年时间,世界上只有少数几个实验室有液体氦。所以,必须找到高T_c超导体,才能谈到超导现象的应用。研究中发现,超     

运用高压技术设计和研制超导材料新体系

本文介绍运用高压技术发现的几类超导材料新体系,包括(1)顶角氧有序型(简称"顶角氧"系)、Cu12(n-1)n(简称"铜系")和Cl2(n-1)n(简称"卤系")等3类铜基超导材料体系:它们只含铜和碱土氧化物,是构成铜基超导的最简单组分;这些体系在常压的超导温度(T_c)可媲美Y123、Bi系、Hg系等组分复杂的铜基超导材料,"铜系"的T_c可高达123 K,Cl212是第1个含卤素的液氮温区超导体;"顶角氧"有序化将同结构的铜基超导材料的转变温度提高1倍以上,刷新了单层铜氧面结构铜基超导材料的Tc记录;新体系的高温载流特性名列前茅,"铜系"在液氮温区的临界电流特性优于Bi系、Hg系,与Y123相当.(2)铁基超导材料主要体系之一的"111"体系:"111"体系组分结构简单,易于揭示铁基超导核心要素.它的解离面无极性,表面和体态结果严格一致,为通过角分辨光电子能谱(ARPES)和扫描隧道显微镜(STM)等先进表征技术揭示铁基超导的本征物性提供了理想结构载体.主要成员LiFeAs具有无Fermi面嵌套的重要特征,表明Fermi面嵌套并非实现铁基超导必要条件,扭转了此前基于铁基其他体系的费米面嵌套对机理的流行认识.(3)Bi_2Te_3拓扑化合物超导体:实现无需化学掺杂引入载流子,揭示了国际上首个压力诱导的拓扑化合物超导.     

非晶态超导体的超导转变温度和Hall系数之间的经验关系

非晶态超导体在高临界参量超导体的研究中具有重要的意义。非晶态超导体的电子性质是一个有待研究的问题,而Hall系数则是材料传导电子数的确切表示。显然,研究非晶金属和合金超导性质与Hall系数之间的关系将有着重要意义。作者系统地研究了非过渡金属和合金的非晶态超导转变温度T_c与其Hall系数R_H以及与相应的液态金属的Hall系数R_(HL)之间的关系,发现T_c与R_H之间存在着一个经验关系:在R_H=-3.5--4.0×10~(-11)m~3/AS之间出现一个T_c最大值,当R_H增大或减小时都伴随着T_c的迅速下降。在非晶态     

高T_c YBa_2Cu_3O_x超导体中铜的价态的荧光光谱研究

La-Ba-Cu-O复合氧化物高温超导现象的发现,引起了全世界对超导研究的强烈兴趣。大量的研究结果表明:这种高T_c超导材料的主要物相是具有钙钛矿结构的正交晶型的YBa_2Cu_3O_x。这一物相中氧的缺陷情况和铜的价态与超导性质密切相关,一般认为Cu~(2+)和Cu~(3+)同时存在。根据荧光谱的测定,在390nm处观察到一个发射峰,意味着在此超导物相中有Cu~+存在。     

等离子喷涂氧化物超导体

高T_c氧化物超导材料问世以来,它的实际应用可能性引起了人们的广泛注意。这种材料的高脆性使得其加工成型非常困难,成为应用的主要障碍之一。本文将报道我们用等离子喷涂工艺研制成功液氮温区超导体的结果,运用此种工艺可以非常方便地在多种基体上复合这类材料,制备出实用超导器件,从而为氧化物超导材料的大规模工业化应用提供了一条有效的途径。     

零电阻温度91K的超导体

寻找液氮温区的高T_c超导材料是人们长期以来的奋斗目标。近几个月陆续报道了La-Ba-Cu-O体系超导体临界温度可高达T_c≈35—52K~([1-9])。最近中国科学院物理研究所也报道了他们在Y-Ba-Cu-O体系上获得的成果本文将报道我们制备的Y-Ba-Cu-O体系超导材料的初步结果。     

HgBa2Can-1CunO2n+2+δ(n=1,2,3)体系的压力效应

和的超导转变温度分别为97,128和135K,是迄今为止具有一层、二层和三层CuO_2平面铜氧化物超导体中的最高值。令人感兴趣的是,Hg系超导体对压力非常敏感,当压力P增加到31 GPa时,理想掺杂的HgBa_2Ca_2Cu_3O_8 δ的T_c可达到创纪录高的164 K。研究表明体系在整个掺杂范围表现出超导性质,T_c与CuO_2平面内的空穴浓度(n_H)之间存在着倒抛物线的依赖关系。而且,初始压力系数随氧含量(δ)而变化,并且在过掺杂区也保持正值。这些结果暗示了在常压下通过元素替代或电荷转移以施加“内压力”获得同样高T_c的可能性。     

用激光扫描方法改善超导薄膜的厚度均匀性

随着高T_c超导薄膜的成功制备,人们开始着眼于它的实际应用.目前,超导薄膜最有可能得到应用的一个重要方面是微波器件.但微波器件通常要求超导薄膜的厚度均匀面积大于几个平方厘米.因而制备膜厚均匀的大面积高T_c超导薄膜是当前的一个重要的研究课题.至今为止,人们采用了各种镀膜技术来制备大面积超导薄膜,如激光消融技术磁控溅射、化学气相淀积等.文献[1,2]指出,如果不采取适当的措施,激光淀积超导薄膜的厚度分布是极不均匀的,这是因为激光在超导靶上消融的粒子束高度集中在激光消融点靶面法线方向上一个狭窄的区域内.但可通过基片扫描或旋转来改善激光波积的超导薄膜的厚度