YBCO掺杂效应研究

介绍了YBCO掺杂的基础知识,总结了YBCO各个位置采用典型元素掺杂而导致的超导电性和结构的变化,阐述了掺杂对YBCO的重要影响,并简介了当前YBCO掺杂效应研究中的几个热点问题.     

单畴YBCO超导块材的脉冲充磁磁化规律

为了提高氧化钇钡铜(YBCO)超导体的捕获磁场,成功制备了单畴YBCO超导块材,研究了不同强度脉冲磁场和充磁次数对YBCO超导体捕获磁场的影响。结果表明:对直径20mm的YBCO超导体,存在一个最佳的脉冲磁场强度,使得捕获磁场最强;当采用最佳脉冲磁场充磁时,增加充磁次数可以显著增加YBCO超导体的捕获磁场。进一步采用Bean模型解释了该磁化规律。本文的研究结果有助于提高YBCO超导体的磁化效果和理解YBCO超导体的磁化机制。     

YBCO超导晶体生长规律的实时原位观察研究

本文采用顶部籽晶熔渗法(TSIG)成功制备出了不同过冷度下、不同保温时间的系列YBCO单畴超导块材;同时采用原位观察的方法,借助高温摄像技术实时记录了YBCO晶体的生长过程.通过对在不同过冷度、不同保温时间YBCO晶体生长形貌的分析和研究,结果表明:YBCO晶体起始外延生长温度为1008°C,单畴生长温度窗口为988°C–1008°C;在确定的过冷度下保温时,YBCO晶体的起始生长速率很快,最大平均生长速率达到0.95 mm h-1,之后,先快速衰减,然后逐渐趋于稳定;在YBCO晶体生长温区范围内,过冷度越大,生长速率越快,晶体生长的平均速率与过冷度之间的关系可以用Ra=a(△T)b公式来描述;YBCO晶体的瞬时生长速率在0.01–0.72 mm h-1之间,具有很大的波动性,但瞬时生长速率的平均值随过冷度的增大呈线性增加.这些结果对于进一步制备高质量的YBCO块材具有重要的指导意义.     

YBCO单畴超导块材的烧结温度控制

本文利用顶部籽晶熔融法(TSMG)成功制备了YBCO单畴超导块材,通过对不同熔融温度.不同生长温区晶体形貌的分析,探索获得了YBCO晶体生长的关键温度参数.结果表明:YBCO晶体生长的最佳熔融温度为1 035℃,生长温区为1 018℃~978℃,该结果为本实验的进一步开展奠定了重要的基础.     

高温超导涂层导体的最近进展和新兴技术

YBCO涂层导体比其他实用超导材料具有巨大的优势和发展前景,近年来激发了世界范围的研究热潮和该领域技术的快速进步.首先对YBCO涂层导体的典型结构和规模制备的两种技术路线进行简要介绍,其次介绍世界各地YBCO涂层导体研发的当前状态和发展,包括当前主流研究机构和他们采用的技术路线情况.更多关注我国在简化缓冲层结构和减少低成本、化学溶液法的热解时间等方面的努力和代表性工作.还将介绍为提高YBCO涂层导体的在场特性而发展起来的人工磁通钉扎方法,包括通过纳米颗粒而优化磁通钉扎的情况.最后我们对涂层导体和其他超导材料的电力应用进行举例说明,如:电力电缆、发电机、变压器、强磁体等示范案例概述.     

高温超导涂层导体的最近进展和新兴技术（英文）

YBCO涂层导体比其他实用超导材料具有巨大的优势和发展前景,近年来激发了世界范围的研究热潮和该领域技术的快速进步.首先对YBCO涂层导体的典型结构和规模制备的两种技术路线进行简要介绍,其次介绍世界各地YBCO涂层导体研发的当前状态和发展,包括当前主流研究机构和他们采用的技术路线情况.更多关注我国在简化缓冲层结构和减少低成本、化学溶液法的热解时间等方面的努力和代表性工作.还将介绍为提高YBCO涂层导体的在场特性而发展起来的人工磁通钉扎方法,包括通过纳米颗粒而优化磁通钉扎的情况.最后我们对涂层导体和其他超导材料的电力应用进行举例说明,如:电力电缆、发电机、变压器、强磁体等示范案例概述.     

超声法制备金掺杂的纳米YBa2Cu3O7材料研究

将高温固相法制得的YBCO研磨,于无水乙醇中进行超声分散获得纳米YBCO/乙醇溶胶,随后掺入纳米金溶胶,浓缩、干燥得金掺杂的YBCO材料.结果发现,纳米金掺杂的YBCO/乙醇溶胶中粒子形成纳米链;掺杂适量金提高了YBCO的晶化程度;掺金量为0.025wt%～0.500wt%时,金/YBCO材料的超导转变温度丁Tc为93...     

YBCO/LAO和YBCO/MgO超导薄膜的微波性质

利用微带谐振技术研究了YBa2Cu3O7/LaAlO3 (YBCO/LAO)和YBa2Cu3O7/MgO (YBCO/MgO)超导薄膜的微波响应.通过测量微带谐振器的共振频率、有载品质因数、插入损耗与温度之间的依赖关系,分析了超导薄膜的微波特性,获得了超导薄膜在绝对零度时的穿透深度λ0.对于YBCO/LAO,λ0=265nm;对于YBCO/MgO,λ0=280nm.本文还利用微带谐振器研究了YBCO/LAO和YBCO/MgO超导薄膜的微波表面电阻.     

基于高温超导体的振动试验技术

该文介绍了一种新的非接触式超导激振技术。利用非理想第二类超导块材YBCO的迈斯纳效应,使永磁体在场冷条件下悬浮。将线圈固定于YBCO超导块材中心,振动控制器产生控制信号输入到线圈中,使YBCO超导块材上方产生交变磁场,永磁体工作台产生振动,实现了非接触式振动。介绍了基于高温超导的磁刚度试验、正弦扫频试验和随机振动试验,其结果验证了此激振技术的可行性。与现有振动试验平台相比,其高频段控制效果好,并可在现有基础上扩展设计多自由度振动试验台。     

超声法制备金掺杂的纳米YBa2Cu3O7材料研究

将高温固相法制得的YBCO研磨,于无水乙醇中进行超声分散获得纳米YBCO/乙醇溶胶,随后掺入纳米金溶胶,浓缩、干燥得金掺杂的YBCO材料.结果发现,纳米金掺杂的YBCO/乙醇溶胶中粒子形成纳米链;掺杂适量金提高了YBCO的晶化程度;掺金量为0.025wt%～0.500wt%时,金/YBCO材料的超导转变温度丁Tc为93.84～92.01 K,但掺杂1%的金时,样品超导性能消失.若能进一步控制好掺金量,金掺杂YBCO的Tc也会相应得到提高.     

过量Y2O3的添加对熔融织构YBCO大块性能的影响

研究了不同添加量Y₂O₃对熔融织构YBCO大块超导体的熔化生长温度、显微结构及其超导性能的影响. 结果发现, 随着Y₂O₃添加量的增加, YBCO材料的熔化生长温度降低, 而其固态反应温度并无明显变化. YBCO块材的磁悬浮力随着Y₂O₃添加量的增加, 先增加后减小而出现了一个峰值, 其最佳的添加量约为10(质量百分数)左右. 结合这组样品的初始成分及显微组织, 分析了Y₂O₃的添加对YBCO超导性能的影响, 并制备出了高质量的YBCO超导块材.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材非均匀性对失超传播特性的影响

采用具有点缺陷含铜稳定层、域缺陷不含铜稳定层和域缺陷含铜稳定层的YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)高温超导带材,在自场温度77K的液氮环境下通过试验研究了YBCO的非均匀性对其失超传播特性的影响规律,分析了非均匀性YBCO的失超传播特性与缺陷临界电流的关系,对比了具有点缺陷与域缺陷含铜稳定层的YBCO的失超传播特性,探讨了含铜稳定层对YBCO失超传播速度的影响,并将试验结果与其模型计算结果进行对比.结果表明:当具有点缺陷含铜稳定层的YBCO带材传输电流低于缺陷临界电流时,YBCO带材能够正常工作而未发生失超;当具有点缺陷含铜稳定层的YBCO带材传输电流高于缺陷临界电流且小于原带材的临界电流时,点缺陷区域发生失超,但其热点未扩散.     

YBCO超导块材超导性能高温失超及恢复

研究了经过高温热处理而失去超导电性的YBCO(Y-Ba-Cu-O)超导块材经过后氧化热处理恢复其超导性能的可行性,为YBCO超导块材的连接奠定基础。对原始YBCO块材、热处理后YBCO块材及后氧化热处理YBCO(块材和粉末)的超导性能、微观组织及物相变化进行了分析。结果表明:采用常规顶部籽晶熔融织构生长法制备的YBCO块材经过高温热处理后会完全失去超导性;经过后氧化热处理后,其超导性能得到恢复。高温热处理并未改变块材的织构特征,而其晶体结构由正交结构转变成四方结构,从而失去超导性能;经过后氧化热处理,其晶体结构又由四方结构转变为正交结构,完全恢复了超导性能。     

高温超导薄膜的微波表面阻抗测量

本文介绍了用高温超导薄膜YBa2Cu3O7(YBCO)/LaAlO3(LAO)和Tl2Ba2CaCu2O10(TBCCO)/LAO制作共面微带谐振器的方法及进行微波表面阻抗测量的原理和相关技术.实验结果表明:温度较低时(对YBCO/LAO,T<70K;对TBCCO/LAO,T<80K),薄膜表面电阻随温度没有显著的变化.7GHz频率下TBCCO/LAO薄膜在77K和94K时的微波表面电阻值分别为120μΩ和250μΩ;同频率下YBCO/LAO薄膜在49K和77K时的微波表面电阻值分别为309μΩ和520μΩ.     

PZT/YBCO异质结电容在超导临界温区反常跳变的机理研究

运用HP4284A通过对不同质量样品的实验研究比较,对PZT/YBCO异质结电容值在超导临界温区的跳变行为进行了系统的研究,以一个物理参数等效电路模型,揭示了PZT/YBCO异质结电容值在超导临界温区跳变行为的起因,给出薄膜的漏电阻,氧化物电极的自电阻及测试所用信号频率与超导临界转变温度区电容跳变幅度间的定量关系。     

YBCO粉末研究的最新进展

YBCO(YBa2Cu3O7-x)超导粉的制备方法有固体粉末法和湿化学法.湿化学法的优点是溶质具有达到离子级的接触而发生反应,所制备的产物颗粒均匀,尺寸小,烧结温度低,节约能源.其结构表征可以通过X射线衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜分析(TEM)和红外光谱.由湿化学的柠檬酸热解法,是目前既简单又有效的YBCO纳米粉制备技术,本文初步探索了用低温度和短时间烧结的YBCO纳米粉,具有颗粒小,杂质少,晶格较清晰,有助于改善和提高YBCO超导性能,开发和制备出第三代超导体材料.     

Y2Ba4CuBiOx掺杂对单畴YBCO块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将纳米Y2Ba4CuBiOx(YBi2411)引入了YBCO超导块材,研究了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材晶体生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,YBi2411在YBCO超导块材中呈现出直径约100 nm～200 nm的纳米点状粒子和直径约100 nm～200nm,长约2μm的纳米棒状粒子.当YBi2411添加量x≤8 wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,样品的磁悬浮力随着YBi2411掺杂量的增加而增大;当x≥8 wt%时,样品均可长成一定的单畴区,但随着YBi2411掺杂量的增加,YBCO超导块材的单畴区域逐渐减小,且随机成核现象越来越严重,同时磁悬浮力逐渐减小;当x=8 wt%时,样品磁悬浮力最大.在此基础上,结合超导材料的微观形貌,分析了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响.     

钙钛矿La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3三层薄膜的磁输运性能

高温超导材料YBa2Cu4O8(YBCO)和铁磁材料La2／3Ca1／3MnO3(LCMO)形成的三层薄膜LCMO／YBCO／LCMO由对靶溅射技术制得．与YBCO单层薄膜相比，由于超导／铁磁系统中的磁性邻近效应，三层薄膜表现出较低的超导转变温度(Tc,ON)．与LCMO单层膜相比，三层薄膜的金属半导体转变温度(TMS)被提高并且强烈依赖于YBCO层的厚度．随中间层厚度的变化，磁电阻显示出非单调行为，长振荡周期被发现．结果表明，当YBCO处于正常态时两层LCMO膜之间存左着磁性自旋相互作用．     

氧离子束辅助激光制备平面织构的YBCO膜

应用氧离子束辅助准分子脉冲激光沉积薄膜技术 ,先在不锈钢基底上室温下淀积出平面织构的钇稳锆(YSZ)缓冲层薄膜 ,再在YSZ/不锈钢上 750℃下制备出了平面织构和高临界电流密度YBa2 Cu3 O7-x(YBCO)薄膜 .YSZ和YBCO薄膜都为C 轴取向和平面织构的 ,YSZ( 2 0 2 )和YBCO( 1 0 3 )的X射线 (扫描衍射峰的全宽半峰值分别为 2 0°和 1 2°.YBCO薄膜的临界温度和临界电流密度分别为 91K(R =0 )和 7.2× 1 0 5A/cm2 ( 77K ,无外磁场 ) .     

基于一维超导体光子晶体的可调光波反射器的设计

文章用半导体Si和超导体YBa2Cu3O7(YBCO)组成一维超导体光子晶体(AB)N,利用传输矩阵法对其反射特性进行了理论推导与数值模拟仿真研究.由于该一维超导体光子晶体组成材料中,仅有超导体YBCO的相对介电常数会受外部温度的调节,通过调整超导体YBCO的厚度、温度、电磁波的入射角和极化关系等参数,利用传输矩阵法计算其反射率,经过数值仿真发现其反射率对超导体YBCO的厚度、电磁波的入射角和极化关系等参数变化明显,而对外部温度的变化不明显.我们希望这些数值模拟仿真的结果能为设计可调的光波反射器提供理论研究基础.