高T_C的超导材料

<正> 引言超导材料的临界温度 T_c 越高,其效益越大,因此,寻找高 T_c 的超导材抖是人们长期以来梦寐以求的事,经过约七十年的努力,在1973年才制备出铌三锗(Nb_3Ge),其T_c为23.2K,此后十几年几无进展.1986年瑞士科学家 Bednorz 和 Miiller 报导了 La-Ba-Cu-O 系列中可能存在高临界温度超导电性,T_c 终于突破30K.中、美、日等国科学家也在 La-Ba-Cu-O 体系超导体上获得 T_c为52K.最近各国又相继报导了 Y-Ba-Cu-O 体系超导材料,T_c 在90K 以上.本文将简要报导我们制备的 Y-Ba-Cu-O 超导材料的初步实验结果.     

过渡族金属掺杂ZnO薄膜的晶体结构和磁性研究

采用电子束蒸发法制备了过渡族金属(Fe、Co、Cu)掺杂ZnO薄膜.通过对样品薄膜的结构分析,研究了衬底温度以及Cu掺杂含量对薄结晶状况的影响,获得沿c轴高度择优取向的高质量ZnO薄膜.采用X射线衍射谱(XRD)分析样品结构,并对薄膜的晶粒结构、晶粒尺寸和表面形态进行讨论,认为400℃的衬底温度对硅衬底薄膜是合适的.通过对薄膜磁性能的分析和研究,得出一些有意义的结果:适量过渡金属离子Fe、Co掺杂的ZnO薄膜,在室温下具有铁磁性,而在此基础上掺入少量的Cu离子能改善薄膜的磁性能.     

超导薄膜材料研制有进展

物理系固体物理教研组承担“准分子激光蒸发制备高Tc超导薄膜”的攻关项目,近日成功地在硅衬底上制备出零电阻为 82K的 YBaCuO超导薄膜,这一成果在国内尚属首次,为高Tc超导材料在微电子学中的应用提供了基础。 过去两年中,该课题组一直是借用单原子探测实验室的准分子激光器开展研究工作,因此只能挤出一些零星时间断断续续做实验。尽管如此,他们经过去年一年的努力,成功地在钛酸锶衬底上制备出了高质量的 YBaCuO超导薄膜,去年底经超导攻关中心统一评测,临界电流密度达 2.5 x 106 A/cm2,属国内领先地位。今年三月以来,单原子探测实验室…     

Ⅳ族元素掺杂的α-Fe的第一性原理研究

采用基于自旋极化的密度泛函理论的第一性原理方法,使用超原胞模型对Ⅳ族元素掺杂的α-Fe体系α-Fe:X(X=C,Si,Ge)的电子结构和磁学性质进行了系统研究.计算得到了α-Fe体系掺杂前后的能带结构、电子态密度及电荷密度分布等.对计算结果的分析表明:C、Si元素的替位使原胞的体积有所减小,而Ge的替位则导致原胞体积的增大;C和Ge的替位使得电荷密度分布的方向性增强,预示着C和Ge与周围原子相互作用有比较明显的共价性,而Si的替位却对周围电荷密度的影响很小;掺杂时,各替位原子本身基本上都没有表现出磁性,而各Fe原子都保持有磁性,其磁矩都比纯α-Fe中的Fe原子略大.     

超导及超导材料的应用

超导是金属或合金在较低温度下电阻变为零的性质。自从超导发现至今,超导的研究和超导材料的研制已迅速发展。超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚,超导的临界温度已从开始的几开升至一百多开,超导材料得到广泛应用,特别是高温超导材料的广泛应用将会给社会带来的巨大变革。     

掺杂元素物态对PTC材料性能的影响

研究了Ｙ－Ｓｂ，Ｌｉ－Ｍｎ，Ｓｉ－Ａｌ等元素以固相或液相掺杂对正温度系数热敏电阻（ＰＴＣ）材料性能的影响。实验结果表明，Ｌｉ－Ｍｎ液相掺杂可以提高材料ＰＴＣ效应及耐压值；Ｓｉ－Ａｌ液相掺杂可降低材料室温电阻率，提高材料耐压值，Ｙ－Ｓｂ液相掺杂可以降低材料室温电阻率，但ＰＴＣ效应有所降低     

《高Tc稀土超导材料研究》通过专家评议

江西省科学院应用物理研究所徐涤、李晓贤、喻志东等三人承担的省一级项目“高Tc稀土超导材料研究”已于1989年4月29日通过了省级专家评议.研究组提交的研究报告对二年来国内外高温超导体研究现状和前景作了详细介绍和论述,并对我省开展高温超导材料研究的必要性和可能性进行了探讨.研究报告指出,高Tc氧化物超导体的发现是科学史上的一大突破,它使超导应用可以摆脱代价昂贵、技术复杂的液态氦,而用液态氮的冷却剂,这就大大拓宽了超导体的应用范围,将使工业、科学技术和医学等的发展大大向前推进.如能发现无需任何冷却剂的室温超导体,将给人类社会带来划时代的变革.     

用正电子湮没技术研究T_c高超导材料Y-Ba-Cu-O的相变

我们利用正电子湮没率对电子波函数敏感的特点研究了高T_c超导材料Y-Ba-Cu-O在相变温度附近区域的特性。正电子寿命、多普勒增宽线形参数H、S和电阻R的测量同时进行。本工作着重于利用电子密度及其动量的变化探讨高T_c超导材料相变的机制。 测量所用的寿命谱仪为标准的快-快符合系统,其分辨率为270ps;多普勒增宽仪采用液氮冷却下的高纯锗探测器测量;电阻的测量采用通常的四探针法,用镍膜为衬托的Na-22作为正电子源。样品按标准的1:2:3的配比将Y、Ba、Cu氧化物混合后烧制而成。     

铋系2234高Tc超导材料掺铁的特性研究

在高Ｔｃ超导体Ｂｉ＿１．６Ｐｂ＿０．４Ｓｒ＿２Ｃａ＿３Ｃｕ＿４（１－ｘ）Ｆｅ＿４ｘＯｙ中，我们发现由于Ｃｕ部分被Ｆｅ元素替代，其超导特性发生改变，样品的电阻——温度关系，交流磁化率——温度关系都与不同Ｆｅ含量有关。同时研究了得到铋系单相性好的超导材料的烧结工艺。     

GaAs掺杂3d过渡族金属材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了GaAs掺杂3d过渡族金属（Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）的局域电子结构和磁性,计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法．计算结果表明这8种掺杂元素的磁矩先增大再减小（按Sc—Ni排列）,当Mn被掺杂到GaAs后,磁矩达到极大,且Mn的磁矩在掺杂浓度为1.4％时与实验符合得很好．在包含两个掺杂原子的体系中,掺杂原子之间的耦合形式有明显的变化．对于不同的掺杂元素,掺杂原子和最近邻的As原子之间的耦合形式也有不同的变化．     

Si掺杂过渡元素Sc、Ti、V、Cr电子结构研究

文章采用第一性原理的平面波赝势方法,对单晶Si掺杂4种过渡元素的体系从晶格参数、电子结构以及光学性质等方面进行了理论计算与研究。计算结果表明,在4种掺杂元素中,掺杂Cr元素的晶格参数、晶胞体积反而变小,晶胞能最低,体系也最稳定。从体系的电子结构分析发现,在单晶Si中掺杂这4种过渡元素时,掺杂Cr元素的体系杂化最为剧烈,吸收峰位于费米面以上的2.42～2.80eV区域,是由Si的2p电子与Cr的3d轨道作用所致,在该区域的波长为443～513nm,位于可见光区,同时掺杂Cr的体系最稳定。     

高T_c材料中的非超导相Y-Ba-Cu-Pt-O单晶

Kovachev等人曾报道了Y-Ba-Cu-Pt-O多相化合物及其超导性质。我们于1987年5月12日在Y-Ba-Cu-Pt-O多相材料中,成功地生长出Y-Ba-Cu-Pt-O单晶体。 实验所用原料为Y_2O_3、CuO、BaO,按Y:Ba:Cu=1:2:3配料。湿混后压成40×4×3 mm的矩形块,将其平放在Pt坩埚中,放入高温炉中烧结。先在300℃保温半小时,然后升温至1000℃保温20小时,然后在炉中自然冷却至室温。对样品观测结果表     

超导材料的应用

毛主席教导我们:“中国人民有志气,有能力,一定要在不远的将来,赶上和超过世界先进水平。”超导材料的主要特点是在一定的临界温度,临界磁场,和临界电流密度以下,能从有电阻转变为无电阻状态,也即从常导转变为超导状态。目前一般超导材料的临界温度为7～21°K(这是绝对温度,把它减以273,求得摄氏温度为-266～-252℃),临界磁场为1～400千高斯,临界电流密度为10～50万安/平方厘米。如果把1毫米直径的超导电线绕成电     

铂掺杂铋系超导陶瓷材料性能的研究

用氯铂酸铵对铋系超导陶瓷进行铂掺杂，既能改善Ｂｉ（Ｐｂ）ＳｒＣａＣｕＯ陶瓷的烧结性能，又可以提高其超导特性．通过ＸＲＤ和ＳＥＭ分析，发现一定含量的铂掺杂能促进铋系超导陶瓷晶粒定向排列．文中亦讨论了铂掺杂对铋系超导陶瓷材料磁化率和磁滞回线的影响．     

研究超导材料的新方法——光谱法

我院超导材料研究小组用光谱分析方法对超导材料测试取得新发现。在常温、77K、变温条件下测得不同的光谱图,信息量大,凡是超导材料均有明显的突的跃曲线。此法对超导材料的筛选是一条可行、快速的途径。可以预期,对超导体的研     

超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.     

激光合成Y-Ba-Cu-O超导材料的研究

据文献报导,激光已应用于许多化学过程,如 SiC 和 Si_3N_4超细粒的制备,高活性催化物(Fe/Si/C,Ni/Si/C,W/Si/C)的合成。激光化学沉积法,可有效地制造出高质量的欧姆接触,P-N结,光波导器件等半导体器件和集成光学器件。应用激光技术合成超导材料,开辟了一个获得新超导材料的途径和技术。     

Y-Ba-Cu-O超导材料的热分析研究

本文制备了T_c=95K的Y-Ba-Cu-O超导体。用热分析方法研究了Y-Ba-Cu-O超导体固相反应的烧结温度。并就烧结温度对超导体性能的影响机制进行了探讨。     

我校超导研究又有新进展

在迄今为止所发现的钇系列、钡系列和铋系列的高温超导材料中,铜都是不可缺少的成分,并且被认为是超导机制的重要因素。我校烧制的十七种超导材料中“钇、锶、钛、氧”,(Y—Sr—Ti—O)出现了液氮温区的抗磁性,打破了铜是不可缺少的成分的传统观点,这是一项非常重要的发现。