Cu、O同位素效应与高Tc超导体超导电性机理

Cu元素、O元素在铜氧化物高Tc超导体中对超导电性的产生,超导转变温度的变化,掺杂元素的特征效应具有决定性作用。对Cu元素、O元素的性质特征认识,成键特点,以及在铜氧化物高Tc超导体中的同位素效应清楚的理解,对全面揭示高Tc铜氧化物超导体超导电性机理具有关键作用。通过分析Cu元素、O元素在铜氧化物超导体中的同位素效应,得出了高Tc铜氧化物超导电性的机理仍是电声机制,CuO2平面上的Cu元素,O元素的声子直接参于电声子配对,CuO2平面上的Cu、O元素的键态的声子模对电声配对具有决定性作用。     

赵忠贤:做科研从未想过拿奖

正2017年1月9日,低温物理学家赵忠贤院士获得了2016年度国家最高科学技术奖。在百余年超导研究史中,赵忠贤在高温超导研究的两次重大突破中均做出了重要贡献:独立发现液氮温区铜氧化物高温超导体和发现系列转变温度50K以上铁基高温超导体并创造55K纪录。     

高于90K的钇钡铜氧系化合物的超导电性

1973年以来,对高温超导电性的研究几乎停顿不前.Bednorz和Mulle在La—Ba—Cu—O系中高于30K超导电性的发现迅速改变了这种局面。以后的发展近乎日新月异。赵忠贤等首先报道了在Y—Ba—Cu—O体系中发现高于液氮温度(77K)的超导电性并公布了材料组分。接着C.W.Chu等在Y—Ba—Cu—O多相氧化物超导体中得到了高于90K的的超导电性。最近,更多的研究组在单相YBa_2Cu_3O_(9~-y)氧化物超导体中发现了高于90K超导电性。我们在研制单相YBa_2Cu_2O_(9~-y)超导材料过程中发现,制备条件对超导性质的影响很大。我们选用分析纯钇钡铜的氧化物或碳酸盐。阳离子配比为Y∶B∶Cu=1∶2∶3。在玛瑙研钵里充分研磨以后,在管式炉内900—1100℃通氧烧结12—24小时。冷却速率对超导性质的影响是显著的。缓慢(超过6小时)冷却到室温可得到零电阻温度高于90K的超导电性,如图1所示。快速冷却的零电阻温度低于77K,如图2所     

高Tc超导体Y—Ba—Cu—O超导临界涨落的正电子湮没研究

利用正电子湮没技术寿命谱测量系统首次细致地测量了高Tc超导体Y-Ba-Cu-O材料在Tc转变点附近的正电子湮没寿命谱参数的变化特性,发现在Tc处正电子湮没寿命呈峰。根据超导涨落的KSS理论和BCS超导理论的形式,推导出了正电子在超导转变温度Tc附近超导态和正常态内的湮没率公式。经计算机数值积分得到与实验一致的结果,从而解释了实验上发现的异常现象。     

液氮温区超导电性的Ba-Y-Cu氧化物

一、引言自从 Bednorz 和 Müller 报导了在 Ba—Y—Cu—O 系统中可能存在高临界温度超导电性之后,赵忠贤等认为,组份为 Ba_xLa_(5-x)Cu_5O_(5(3-y))的体系中,用 Y 取代La,可导致更高的超导转变温度.并且给出 x=0.5的样品的电阻测量结果.超导转变中点温度为92.8K,转变宽度为4K,赵忠贤等的样品是用光谱纯的 Y,Ba,Cu 的氧化     

高频冶炼法制作超导材料工艺

采用高频冶炼工艺,我们已经制造出零电阻温度为90K～192K 的 Y—Ba—Cu—O 高温超导材料,其中,零电阻温度为148K 和192K 各出现一炉。取起始转变温度电阻的10—90%为超导转变宽度,普遢小于1K。高频冶炼工艺周期短,冶炼时间为10小时,降温时间为3小时。     

一种高临界电流密度的Y_1Ba_2Gu_3O_x超导体

本文报告了作者最近关于一种零电阻温度为92.4K,超导临界电流密度在79.45K时高达18.0A/cm~2的Y—Ba—Cu—O超导材料的制备及其有关结果。     

高温超导新进展专题·编者按

正超导电性是凝聚态物质里一种电子体系宏观量子凝聚效应,具有零电阻和完全抗磁性等一系列神奇的特性.高温超导则通常是指少数材料(如1986年发现的铜氧化物)在较高温度下(77 K)就可以发生的超导现象,涉及凝聚态物理中许多基本概念和最前沿的问题,以其独特的魅力不断地吸引着世界范围内物理学家的广泛关注.区别于Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论框架下的传统超导体,高温超导体具有异常复杂的晶体结构和相图,从而     

NdB2Cu3O7—x／YBa2Cu3O7—y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法，在钇稳定氧化锆（YSZ）衬底上制备了YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜和NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2Cu3O7-x薄膜；电阻－温度曲线测量结果表明，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜的转变温度为87.66K，转变宽度为0.34K;YBa2Cu3O7-y薄膜的则分别为86.64K和0.95K。与YBa2Cu3O7-y薄膜相比，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜稳定性更高，在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

组分简单环境友好的铜基高温超导材料:“铜系”

铜基高温超导材料是目前唯一能在常压环境实现液氮温区超导的物质,对其深入认识入选Science发布的125个重大科学问题之一,具有重要的科学价值和巨大的应用开发前景.为了合成铜基超导材料,通常需要引入重金属元素如稀土、Bi、Tl和Hg等昂贵、易挥发或有毒元素以稳定基本结构,这些体系相应称为"钇系"、"铋系"、"铊(汞)系"铜基超导材料.探索组分简单环境友好且在液氮温区超导性能优良的新体系,是超导新材料研发的前沿和重大挑战.本文基于铜基超导材料结构特点,通过介绍运用高压高温合成技术研制钙钛矿型功能材料的优势,重点讨论作者参与设计发现的Cu12(n–1)n(简称"铜系")铜基超导材料体系."铜系"只含铜和碱土氧化物,这是构成铜基超导材料最简单的成分,组分经济环境友好.如同人造金刚石一样,"铜系"块体材料虽然需高压高温合成,但在常压条件能够保持结构稳定,本文讨论的性能都是常压条件测量."铜系"具有独特的全钙钛矿型构型,呈现强的层间耦合,常压超导特性优良:(1)起始超导转变温度(T_c )可达120 K以上,高于"铋系"超导材料,仅次于常压T_c 最高的铜基Hg1223超导体;(2)在液氮温区临界电流密度特性优于"铋系"铜基超导材料,可媲美综合性能最好的"钇系"铜基超导材料,(3)成分只有碱土和铜氧化物,环境友好不含有毒元素,且在空气环境中可保持性能长期稳定.     

NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法 ,在钇稳定氧化锆 (YSZ)衬底上制备了YBa2 Cu3 O7-y高温超导薄膜和NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2 Cu3 O7-y薄膜 ;电阻温度曲线测量结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜的转变温度为 87.6 6K ,转变宽度为 0 .34K ;YBa2 Cu3 O7-y薄膜的则分别为 86 .6 4K和 0 .95K。与YBa2 Cu3 O7-y薄膜相比 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜稳定性更高 ,在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

高温超导陶瓷材料的实验研究

讨论了高温超导陶瓷YBa2Cu3O9-x体系的研制方法，研究了各种因素对YBa2Cu3O9-x体系电特性的影响，通过X射线衍射分析及扫描电镜观测，确定了该样品为钙钛矿结构，并获得了零电阻为98K的高温超导陶瓷材料，它具有良好的抗磁性，同时，还探讨了烧制TlBaCaCu2Oy新体系的工艺条件，获得了零电阻为116．5K的Tl系超导陶瓷材料，该材料具有良好的抗磁性。     

Gd-Ba-Cu-O,Y-Ba-Cu-O和Bi-Sr-Ca-Cu-O等高温超导材料的研制

自从瑞士的Bednorz和Mller于1986年发现La—Ba—Cu—O陶瓷的超导电性以来,在世界范围内,许多学者先继对高温超导材料进行了研制,这种研制工作目前集中在三个系列上:含稀土氧化物系列、铋锶钙铜氧化物系列和其它氧化物系列.我们已对含稀土氧化物系列和铋锶钙铜氧化物进行了研制.     

超导材料的研究进展及应用

本文主要综合叙述了超导材料及其超导微观理论的发展历史及现状、超导材料的分类、制备方法、分析测试仪器以及实际应用等。自发现超导现象以来,超导材料的研究一直备受各界科研人士的关注,不断的发展、突破。迄今为止,BCS理论可以很好地解释常规超导体的微观超导现象。近几年发现处于热点的部分先进高熵合金也具有超导性,且BCS理论可以解释其微观超导现象。这一发现引起科研人员的广泛关注。本文主要针对高熵合金超导材料对超导材料的研究进展进行归纳分类,期待对于超导材料的起源、发展历程的了解起到一定的作用,并且对于高熵合金的超导性研究有一定的帮助。     

高温超导体临界温度与结构化学特征

<正> 1986年1月IBM苏黎世实验室的两位科学家阿·缪勒(A.Muller)和J.d.贝德诺兹(J.d.Bednorz)首次发现Ba—La—Cu—O素氧化物至35k时表现出超导特性,同年9月他们正式公布了这一发现。随即休斯顿大学朱经武和阿拉巴大学的吴茂昆以及北京物理研究所的赵忠贤等很快通过自己的实验证实了这一结果,并进一步制得Y—Ba—Cu—O系高温超导体,将超导临界温度提高到90k,从此在全球范围掀起了寻找高温超导体的热潮。     

铜氧化物高温超导体电子结构和超导机理的角分辨光电子能谱研究

与单质金属或者合金为代表的常规超导体不同,以铜氧化合物高温超导体为代表的非常规超导体的超导机理超出了BCS理论的解释范畴,已经成为凝聚态物理领域的重大科学问题.角分辨光电子能谱技术以其独特的电子能量/动量分辨的优势,在铜氧化物高温超导体的能带结构、能隙行为、多体相互作用等相关物理和超导机理的研究方面发挥着重要作用.角分辨光电子能谱实验技术的提高和数据分析方法的发展,不仅丰富了铜氧化物超导体的电子相图,并且不断加深了人们对其内在物理本质的认知.本文总结了近年来角分辨光电子能谱技术的最新进展,并集中讨论了其在铜氧化物高温超导体研究中对能带结构演化、超导能隙行为和电子-声子相互作用等方面取得的最新研究进展,最后介绍了使用Eliashberg函数数值分析研究高温超导体超导机理的方法.     

Ba-Y-Cu氧化物超导体的研制

本文报道 Ba-Y-Cu-O 体系超导材料研究的初步结果.采用适当的配比和制备工艺,该系列材料的起始转变温度可达118K,零电阻温度为91K.样品由 Y、Ba 和 Cu 氧化物进行固相反应制备.各元素氧化物粉末按一定配比研磨均匀后,分别在950℃和1000℃固相反应和烧结24小时,最后制成直径10mm、厚2～3mm 的片状样品.样品呈黑色.     

高T_c超导电性的声子-激子联合机制

本文根据高T_c氧化物超导材料的性质及其能带计算结果,提出了高T_c超导电性的声子-激子联合机制,在Eliashberg强耦合超导理论的框架下推出了声子-激子联合机制的超导转变温度T_c公式,并解释了同位素效应和相干长度的新特性。     

转变法制备粉末套管Nb_3Al超导线材及其性能研究

使用自主研发的快热快冷处理设备,对粉末装管Nb/Al前驱线进行快热快冷处理,然后再经过800℃10 h转变退火处理,得到具有Nb3Al超导相的超导短样.通过扫描电镜观察分析超导样品微观结构,发现所有样品均有Nb3Al相存在,但在靠近Ta管内层有少量的Nb2Al相,超导芯内有少量的Nb剩余.在制冷机冷却的环境下使用四引线法测试了样品的超导性能.结果表明,自场下在10.9 K温度时,没有铜稳定体的Nb3Al超导线最高临界电流密度是66.5 A/mm2,超导起始转变温度是15~18 K.     

钇钡铜氧化物超导陶瓷的扫描俄歇电子能谱分析

钇钡铜氧化物陶瓷把超导材料的转变温度提高到90K以上,这是一个重大的突破.然而,有试验表明测量电流的大小对这种材料的转变温度有极其明显的影响,测量电流从2mA变到50mA转变温度降低了近20K.因此,如何提高它的电流密度,把它做成具有实用价值的元件,这将是下一个突破.这个突破很自然地要建立在对材料的微观组成充分了解的基础之