掺V2O5的YBa2Cu3O7-δ体系的成相研究

自从高温超导氧化物出现以来,在材料中引入不同元素一直是人们探索高温超导机理、改善材料性能和寻找新型超导材料的重要途径。最近冯勇在研究高价氧化物掺杂对淬火YBa_2Cu_3O(7-δ)(简称YBCO,0≤δ≤1)材料性质的影响时发现,掺适量V_2O_5的YBCO材料(V_2O_5重量比x不超过0.05)具有一种独特性质,即样品经900℃淬火仍具有T_c为88K的超导电性。这个实验事实和该材料从900℃以上淬火后生成不超导的四方相结构,必须在氧气中退火或慢速(如1℃/min)冷却,在600～800℃之间吸收足够的氧,完成由四方到正交相的转变才具有高温超导电性是完全不同的。掺V_2O_5的YBCO材料的这种特性使在Y系材料的制备过程中不必经过在氧气中退火,而采用适当掺入V_2O_5淬火的方法直接获得超导性能良好的材料成为可能。这对薄膜材料的制备是非常有利的,因为长时间的热处理会造成衬底与薄膜材料间的扩散,从而导致材料T_c下降甚至失去高温超导电性。对于这样一个具有重要应用前景的掺杂体系,进一步研究掺V_2O_5对其微结构、成相和超导电性等方面带来的影响是很有意义的。本文利用X射线衍射和Raman散射着重对该材料的物相结构和相成分进行了研究。     

YBaCuO双晶结的Josephson效应

优质的约瑟夫森结的制备不仅对研究高 T。超导体及其弱连接的物理特性,而且对于趣导电子学的应用方面都有着重要的意义,然而由于这些氧化物超导材料的相干长度很短,且各向异性,这给弱连接的制备造成了很大的障碍.近来许多种类的高 T_c 结的研究都有了较大的进展.本文报告了在双晶衬底上外延生长的 YBa_2Cu_3O_7薄膜所成的晶界结的约瑟夫森效应研究.双晶结的制备包括三个过程:(1)衬底的烧结;(2)YBa_2cu_3O_7,薄膜的淀积;(3)图形的制备.双晶使用两块(001)轴平行,(100)轴具有一定夹角的钇稳定氧化锆(YSZ)加压烧结而     

X射线衍射研究(001)MgO单晶上外延生长GdBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的晶格相互关系

磁控溅射法在SrTiO_3单晶衬底上外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜有很好的轴向晶格匹配。Zr(Y)O_2单晶衬底上YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜,由于膜和衬底的晶格常数失配较大,外延生长不是轴向晶格匹配,而是膜晶体绕c轴旋转45°后,实现与衬底的[110]方向晶格     

钇钡铜氧新型超导陶瓷材料的晶形及双晶显微照片

本多茨(Bendorz)和穆勒(Müler)于1986年4月报道获得了临界温度可高达30开的镧钡铜氧系超导体。此后不久,朱经武和赵忠贤等又分别发现了在液氮温区的钇钡铜氧系超导体。这一发现,轰动了世界,为超导材料的付诸实用以及可能由此而引起的新的工业技术革命开辟了广阔的前景,从而掀起了举世瞩目的“超导热”。     

超导实用的关键

一年多来,氧化物陶瓷高温超导不断取得突破。现在Y_1Ba_2Cu_3O_y(钇钡铜氧)陶瓷在90K下具有稳定的超导性质已确认无疑。因此,液氮温度下超导的实用,便取决于如何把这种较脆的氧化物陶瓷加工成线材、带材、薄膜等。下面介绍新涌现出来的超导材料三种加工方法。拉伸加烧结制造多芯线现在使用的线材加工方法,多系把Y_1Ba_2Cu_3O_y粉末填入Ag管(套管)中,然后通过拉伸将其拉制成细的线材。所用的高温超导材料芯线也都是一根单线。     

高温超导微带谐振器

超导转化温度高于液氮沸点温度77K的高温超导体刚一问世,国际上立即掀起了一场高温超导材料的研究热潮,以求研制出超导临界温度高、微波表面电阻R_s小、超导性能稳定的高温超导体.经过几年的努力,某些高性能高温超导材料的研制已日趋成熟,且逐渐步入实用化阶段.在微波领域里的应用是高温超导材料应用的一个重要方面.高温超导微带谐振器具有Q值高、体积小、重量轻的突出优点而倍受重视,它不仅可作为微波器件(如低相噪高温超导振荡电路的选频器件)使用,而且还可用来研究超导薄膜或介质衬底材料的微波性能.1 设计原理根据电磁理论,微带谐振器的无载品质因数Q_o有如下关系:式中Q_c为表征导体Ohm损耗的品质因数,Q_ε为表征介质衬底材料微波损耗的品质因数,Q_r为表征辐射损耗的品质因数.根据定义,Q_o还可表示为Q_0=ω_0W_0/P,(2)式中ω_o为谐振角频率,W_O为谐振器的总储能,P为谐振器的总耗能,即     

YBCO烧结材料R_s-J_e实验曲线中的反比关系

超导材料的微波表面电阻R_1是表征样品本征特性的重要参量之一,在高T_c材料的理论研究和其高频应用技术的基础研究中都引起极大关注。由于像YBCO这样的高     

Bi2O3氧化物添加对YBCO超导块材性能的影响取得新进展

利用顶部籽晶熔渗工艺(TSIG)制备的YBCO超导块材,由于其性能优于传统的熔融织构工艺(TSMTG)而被广泛关注,但是这种工艺制备出的超导块材中尚存在着一些不足,从而制约着超导块材性能的进一步提高.其中最主要的原因就是超导块材中Y211粒子的颗粒基本上达到了     

超导HEB混频器的设计与制备

展示了一种基于超导NbN薄膜材料的HEB混频器的设计与制备工艺, 详细介绍了高阻硅衬底上的超薄NbN薄膜的生长技术、HEB器件的结构、超导微桥区和平面等角螺旋天线的阻抗匹配等内容. 测量研究了超导NbN HEB的电阻-温度(R-T?)曲线、不同温度下的电流-电压(I-V?)曲线以及HEB对太赫兹(THz)信号的响应特性. 用Y因子方法测量了HEB器件的噪声温度, 在2.5 THz的太赫兹波辐照下, 其最低噪声温度为2213 K.     

YBa2Cu3O7-δ微桥中的准粒子注入

对YBa2Cu3O7-δ(YBCO)微桥中准粒子注入进行了讨论, 利用几种注入模型, 演示了准粒子注入效应、电流叠加效应和热效应, 得到了准粒子注入下的电流增益及其与温度的关系, 对YBCO的超导微桥的临界电流实现了压缩, 并提出了一种新的注入模型.     

超导磁通量子比特的制备及Al/AlO_x/Al隧道结特性参数

超导量子比特作为利用约瑟夫森结实现量子位的方案之一,具有易集成、易与外界耦合等优点.用双层光刻胶通过深紫外光曝光制备悬空掩膜结构,Al作为超导材料,采用电子束斜蒸发及静态氧化的方法制备了超导磁通量子比特样品.通过对Al薄膜厚度与平整度关系分析,选取60 nm作为隧道结底层Al厚度,增加蒸发源到样品衬底间的距离,提高了Al薄膜平整度,降低了隧道结漏电流.通过透射电子显微镜分析,观测到Al隧道结三层结构,并得到了势垒层厚度和氧分压的关系.     

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     

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     

YBCO烧结材料R_s-J_e实验曲线中的反比关系

<正> 超导材料的微波表面电阻R_1是表征样品本征特性的重要参量之一,在高T_c材料的理论研究和其高频应用技术的基础研究中都引起极大关注。由于像YBCO这样的高     

YBa2Cu3O7-δ超薄膜的超导电性及界面对正常态电阻的影响

高T_c氧化物超导体由于其层状结构而产生了高度的各向异性,例如YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)的各向异性因子为20左右,而TlBaCaCuO高达10~4。与各向异性密切相关的维度效应是决定这些材料的超导性质,以及磁通钉扎和磁通运动相关特性的重要因素之一。因此,对高温超导体中CuO_2层间耦合(维度效应)的研究有助于理解在常规超导体中未观察到的某些新的     

4-6GHz高T_c超导微带天线的实验研究

高T_c超导天线的研究始于1988年英国伯明翰大学的钇系电振子天线。1989年,我们研制成功第一只Bi系磁振子天线。1990年6月我们用Bi系体材料研制成第一只超导微带天线。此后,针对4-6GHz频段开展了超导微带天线较全面的实验研究。结果表明,浸于液氮中的Bi系超导微带天线与浸于液氮中的铜微带天线相比较,具有更高的效率。1991年6月,首次完成了4.7GHz超导微带天线的方向图测量,测量表明超导材料并没有影响天线的方向特性。     

低温低氧压下激光法在金属基底上沉积高温超导薄膜的缓冲层钇稳定氧化锆

制备高临界电流J_c的高温超导线材与带材是高温超导走向强电应用的重要课题.与Bi系及T1系相比,YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)的不可逆线低,在液氮温区仍有很强的钉扎力.YBa_2Cu_3O_(7-δ)已在单晶基片上生长出很高质量的薄膜,J.高达(5～6)×10~6A/cm~2.但是单晶基底对强电应用是不利的,为了使YBCO薄膜的优良性能应用于带材,必须把YBCO沉积到可弯曲并且便宜的金属基底上.为防止金属基底与YBCO之间的扩散反应,用钇稳定氧化锆(YSZ)做缓冲层.但是用这种薄膜沉积法得到的带材由于不是外延生长,J_c为 10~3～10~4A/cm~2.近来人们用离子束辅助沉积法(IBAD)在金属基底上得到具有平面内织构的YSZ缓冲层,并在其上外延生长出J_c达到 10~6A/cm~2的YBCO薄膜,这使得IBAD薄膜法成     

高压下石榴石Gd3In2Ga3O12的合成

Gd_3Ga_5O_(12)稀土材料具有Ga~(3+)离子易于被其它离子部分取代的特点.Gd_3Sc_2Ga_3O_(12),Gd_3Lu_2Ga_3O_(12)和Gd_3In_2Ga_3O_(12)作为膜磁光材料YIG和Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)的衬底引起关注. 这些材料可以通过固相反应、浮熔法、提拉法合成,但它们的高压合成未见报道.本文首次利用高温高压方法实现了Gd_3In_2Ga_3O_(12)的合成,并对其合成区进行了研究.     

ZrO2掺杂YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的磁通钉扎

YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)超导薄膜的临界电流密度J_c会因为外磁场的增大而衰减.为了抑制这一现象,有必要引入人工钉扎中心.预制纳米晶能够实现对异质相大小和形状的预先调控,是一种非常高效的人工钉扎手段,能有效解决传统元素掺杂引起的尺寸和团聚问题.本文利用水热法可控地制备出两种尺寸小于10 nm的点状和棒状ZrO₂纳米晶,并采用葡萄糖酸对其表面进行修饰,实现它们在YBCO前驱液中的均匀单分散.单分散ZrO₂纳米晶的掺杂明显地提高了YBCO薄膜的低温磁通钉扎效果和在场临界载流性能,但是纳米晶掺杂量过多,又会因为生成BaZrO₃(BZO)而消耗过多Ba源,致使YBCO薄膜超导性能下降.另外,掺杂5%的点状ZrO₂纳米晶比棒状纳米晶对超导性能提升更优.     

Y123相超导体有机保护膜研究

高温超导材料在实用中要求其超导性能稳定.但是,Y系超导材料易受环境中的水汽、CO_2侵蚀而分解,生成的最终产物含有Ba(OH)_2,Y(OH)_3以及BaCO_3等碱性物质;一些超导器件(如超导微波器件)需防止器件与环境的各种接触造成表面性能恶化.因此,有必要对超导器件进行保护,与各种不良环境隔离.国外有过一些使用无机保护材料的报道,主要采用真空热蒸发沉积和酸钝化方法,可将超导材料在水中保护约数分钟到1h;文献[1]用有机保护材料浸渍超导材料,可获得在水中保护数小时的结果.本文用pH酸度计进行监测,选用有机高分子化合物作保护材料,可在水中保护40h以上.