高Hc_2Nb_3Ge超导薄膜

一、引言 1973年Gavaler和Testaidi等利用溅射方法分别获得超导转变温度高达22.3K和23.2K的Nb_3Ge超导薄膜。从此以后,A-15Nb_3Ge化合物一直是已发现的超导转变温度最高的超导体,吸引人们对Nb_3Ge进行了许多研究。上临界场Hc_2是超导体的另一个重要参量,1974年Foner等测量了Nb_3Ge的上临界场Hc_2(T),外推出绝对零度时的上临界场     

YBaCuO超导薄膜90°晶畴的X射线衍射研究

高温超导体在电子学方面的实际应用主要归因于高质量超导薄膜的制备。与Bi系,TF系的薄膜相比,YBaCuO体系薄膜的性能最好。目前制膜的方法有DC磁控溅射、激光沉积、金属化学气相沉积、分子束外延和电子束蒸发等。采用前两种方法得到的Y系薄膜的临界温度和临界电流密度一般分别为90K和10~6 A/cm~2(77K)。然而,当加入一定的磁场之后,临界电流密度迅速下降,因此,高温超导材料在强电下的应用仍有一定的困难。     

掺Ti的Nb_3Sn的热容研究

在采用Nb管富Sn法制备的多芯Nb_3Sn复合线中掺Ti能显著提高超导临界参量,但其原因还不清楚。Foner等人研究结果表明,立方结构的Nb_3Sn的上临界场Hc_2(O)为29T,而四方相Nb_3Sn的上临场为25T。因此有人推测Hc_2(O)提高的可能原因之一是Nb_3Sn中马     

超导量子比特中铝超导隧道结的性能

超导隧道结约瑟夫森结是超导量子比特的基本元件.用双层光刻胶构成悬空掩模,用电子束斜蒸发的方法制备Al/Al2O3/Al隧道结,用一定的氧气气压氧化铝膜作为势垒层.势垒层质量直接影响铝超导隧道结的各项电学参数.深入研究了铝超导隧道结的超导临界电流密度Jc和面积归一化电阻Rc(正常态电阻RN与结面积的乘积)与势垒层生长条件的关系,通过改变势垒层生长的氧分压与氧化时间来控制铝超导隧道结的Jc和Rc,以使此工艺所制备的铝隧道结漏电流小,结参数易于控制,满足制备超导量子比特的要求.     

纳米SiC掺杂MgB2超导带材的制备及其性能研究

采用粉末装管法制备了SiC掺杂的MgB₂带材系列样品. 通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和超导量子干涉仪等仪器对样品进行了表征. 实验结果表明, SiC掺杂对于提高MgB₂带材的超导性能具有十分有效的作用. 掺杂量为5%时, 在4.2 K和10 T条件下, 掺杂样品的临界电流密度高达9024 A/cm², 是未掺杂样品的32倍多. 掺杂样品在高磁场下具有良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用, 同时由于掺杂而提高的晶粒连接性也对临界电流密度的提高起到一定作用.     

粉末装管法高临界电流密度MgB2/Ta/Cu线材

利用粉末装管法制备出致密的MgB2/Ta/Cu线材,通过超导量子干涉器件(SQUID)磁强计测量了样品的磁化曲线.结果表明,MgB2线材的转变温度为38.4 K,转变宽度很窄,仅为0.6 K,MgB2/Ta/Cu线具有很强的磁通钉扎能力,在5 K下的不可逆场达到6.6T,临界电流密度高于105 A@cm-3(5 K,自场)和104A@cm-2(20K,1 T).     

高T_c Nb_3Ge超导薄膜

1973年Gavaler利用溅射法首次获得超导转变温度T_c高达22.3K的Nb_3Ge薄膜,不久Testardi等利用同样方法达到了23.2K。从这以后,A-15 Nb_3Ge化合物一直是已发现的超导转变温度最高的超导体。人们对Nb_3Ge进行了许多研究,希望从中找出高T_c相Nb_3Ge     

原位粉末套管法制备实用化19芯Fe/Cu包套MgB2超导线

采用原位粉末套管法, 以工业级无定形B粉(92%)和镁粉(99%)为原料, 分别以初始配比为MgB₂和Mg_1.05B₂原料制备了外径ф1.9 mm Fe/Cu复合包套结构的19芯MgB₂超导线, 700℃热处理1 h后, 通过扫描电子显微镜、X射线衍射、超导量子干涉仪和标准四引线法对样品进行测试和表征. 实验结果表明, MgB₂相中仅含有少量MgO和Fe₂B杂相, Tc(onset)= 34.5 K, ΔT_c = 4.8 K, 而Mg过量5%后, T_c(onset)下降0.5 K和ΔT_c增宽0.4 K, 在4.2 K和4 T条件下, 临界电流密度值为1.07×10⁴ A·cm^-2, 提高1.4倍, 同时在高磁场下具有更好临界电流性能, 这归因于过量Mg有利于减小超导芯中微小空隙和裂纹从而提高超导连接性, 同时细小晶粒比例提高, 增大晶界面积导致钉扎能力提高.     

银基体对Bi2223厚膜生长的影响

为了提高超导材料的临界电流密度,实现高T_c超导材料的强电应用,人们通过改变样品制备工艺已获得了具有高度C-轴取向的织构样品.对Bi系来说,使用银包套的方法取得了良好的效果,Li等人制出了77K,零场下J_c高达6.9×10~4A/cm~2的样品,在提高临界电流密度过程中,人们着重于研究中间冷压、热压以及烧结工艺过程等,期望获得更好的织构度、更高的致密度、微裂纹少、孔隙率低的样品.虽然银层对超导微结构和载流性能的影响引起人们的注意,但研究银基材对Bi2223厚膜生长过程影响的文章报道很少.本文通过对Bi2223银夹板厚膜制备过程中厚膜微结构的分析,研究了银基材对Bi2223厚膜生长的影响.     

铁基超导薄膜研究进展

铁基超导体作为一类新的高温超导体,由于其独特的性质以及与铜氧化物和传统超导体的显著区别而备受关注.铁基超导体具有比铜氧化物超导体更小的各向异性、较高的超导临界转变温度和上临界场,因此在超导薄膜的制备及应用方面具有很多优势.除此以外,铁基超导薄膜的其他特性,如其外延薄膜具有比块体样品更高的超导临界转变温度,可以形成常规固相反应条件下无法获得的亚稳相等,也引起了研究者的兴趣.本文重点论述了LnFeAs(O,F)(Ln=镧系元素)、掺杂的AEFe_2As_2(AE=碱土金属)、FeCh(Ch=硫族元素)3个体系在薄膜方面取得的成果,总结分析了铁基超导薄膜的生长、微观结构和性能之间的潜在联系,分别从铁基超导薄膜的制备、晶格结构与超导临界转变温度的关系、薄膜缺陷生长与临界电流密度的联系,以及辐照对薄膜性能的影响等方面介绍了铁基超导薄膜的研究进展.     

低Br超微晶合金Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)的磁性和应用

我们在文献[1]报道了更为廉价的新型超微晶合金 Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)无磁场退火后的磁性能.与超微晶合金 Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和 Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)一样,这种合金具有明显的横向磁场退火效应. 本文简要地报道经横向磁场退火后获得低剩余磁通密度 Br 的Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)的磁性能和实际应用例子.     

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.     

热处理对非晶态Mo-Si薄膜超导性能的影响

目前对非晶态超导电性的规律、电子结构、声子谱等特性都有比较深入的了解。非晶态超导体与其他超导转变温度(T_c)差不多的超导体相比,它具有很高的临界磁场(H_(c2)),具有易锻造、不脆、易弯曲、机械强度大等特性,这些特性对制造超导磁体是非常有利的。可惜它的临界电流密度(J_c)太低,对于某些非晶态超导体进行适当热处理,J_c能显著     

强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战

强磁体应用是高温超导材料研究的最大驱动力之一.最近基于REBa2Cu3O7-δ(RE123)涂层导体的超导磁体的中心磁场达到了26.4 T,为目前全高温超导磁体的最好水平,超过NbTi-Nb3Sn基超导磁体极限;同时,在低温超导背景场中内插17 T的第二代高温超导(2G-HTS)带材磁体实现了32 T的全超导磁体,打破了该类磁体磁场强度的世界纪录.这些强磁场技术的突破正是基于高温超导材料的进步,充分显示了高温超导材料在强磁场应用中的诱人前景.然而高温超导磁体技术能否得到进一步发展与广泛应用,还取决于高温超导材料的基础性能、成材效率和性价比的改善和提升.本文将介绍第二代高温超导带材及其磁体应用技术的国内外发展现状,主要包括第二代高温超导带材的技术路线、我国低成本化学法产业化发展情况、人工磁通钉扎技术和磁场下传输性能的提高、超导厚度诱导的临界电流密度下降以及焊接、机械性能等强电应用相关的关键科学和技术问题等.     

新纳米晶Fe72Cu1Nb2V2Si14B9和Fe72Cu1Nb1Mo1V2Si14B9合金的磁性能和应用

近期,我们成功地开发了新纳米晶Fe_(72)Cu_1Nb_2Si_(14)B_9和Fe_(72)Cu_1Nb_1Mo_1V_2Si_(14)B_9合金,和早期问世的典型的纳米晶 Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)合金相比,降低了成本,明显改善了原始非晶带脆性,仍显示出优良的综合磁性能,并得到若干重要实际应用.本文报道新合金的磁性能、铁损分析结果和几个应用例子.1 实验用单辊液态快淬法制成32～35μm厚、1.0cm宽的非晶带,卷成内外径分别为2.0cm和2.5cm的环形样品.样品在氮气中在不同温度下无磁场退火0.5h后炉冷,根据直流相对起始磁导率μi和f=20kHz及Bm=0.5T条件下铁损值确定最佳退火温度范围.用退火样品测量磁性能.直流磁性、交流相对有效磁导率μe及铁损P的测量方法、条件及采用的符号已在文献[2,3]中说明.纵向和横向磁场退火是在最佳无磁场退火后,再在793K下磁场退火2h.     

用CVD法合成高T_cNb_3Ge实用超导体的基体温度理论研究

Nb_3Ge的临界温度Tc最高(23.2K),它具有三高(高Tc、Jc、Hc_2)一低(低损耗)的优良特性。广为世界各国探索高临界温度超导工作者的研究中心课题,其中化学气相沉积法(简称CVD法)研究最为广泛,至今尚未看到有Nb_3Ge实用长带制备成功的报道,而炽热基体温度是合成Nb_3Ge实用带的关键,因此,笔者从化学热力学的角度进行了探讨。本文是在Wan等进行过Nb-Ge-H-Cl体系的平衡CVD相图所提供的热力学数据的基楚上,探讨在总压为     

关于A15化合物低温电阻率的温度依赖性

一、引言 实验表明,在大约50K以下的温度范围,A15化合物Nb_3Sn,Nb_3Al和Nb_3Ge的正常态电阻率可以相当好地用ρ=ρ0 αT~2的规律描写;V_3Si的电阻率似乎比T~2增加得略快一些;Nb_3Sb的电阻率随T的增加比较快,不能用简单的方幂表达,但在15—25K之间接近T~(3.6);还有一些A15化合物,如Cr_3Si,低温电阻率显示了更快的变化。这些现象的解释目前还是一个有争议的问题。     

全息电子显微镜观测磁通量

目前,在高临界温度氧化超导材料的研究课题中,有一个问题尚未解决,即磁场穿过高温氧化超导材料时,磁通量具有何种性能.大多数研究此课题的科学家相信,一旦这种性能被获悉,大临界电流的获得也就相应解决.尽管许多研究部门一直试图直接观测磁通量,但尚无成功的先例.最近,日立公司推出一种新型全息电子显微镜,可用于直接观测穿通超导材料的磁力线.具体方法:把一片冷却到2.5K(-270℃)的超导薄膜置于真空磁场中,借助于这种全息电子显微镜,就可以20埃的分辨度直接观察到穿过超导膜的磁力线,并获得定量测量数据.     

1144型铁基超导材料的研究现状及展望

以122型为代表的铁基超导体在临界电流密度、上临界场以及各向异性方面具有较大的优势,引发了新一轮研究热潮.目前,虽然122型线带材的性能已达到实用化水平,但该体系仍存超导相非均匀分布等问题,限制了其载流性能的提升.新发现的具有化学计量比的1144型超导材料具有更好的均匀性、独特的钉扎特性以及更高的载流性能,使其适合于高场应用.本文简述了1144材料的结构和超导特性,并详细分析了单晶、多晶及超导线带材制备工艺的优化,以及性能提升的方法.同时,为提高1144型铁基超导线带材的临界电流密度,讨论了改善晶粒连接性和超导相纯度的途径.     

TlBaCaCuO超导体的临界电流

一、引言 最近的研究结果表明,TlBaCaCu氧化物在更高的温度具有超导电性,其零电阻温度可达110K以上,比YBaCuO超导体高20多度。临界电流密度是超导体实用的重要参数,因此测量TlBaCaCuO超导体的临界电流密度、研究其特点是非常必要的。我们测量了TlBaCaCuO超导体液氮温度下的临界电流密度,较深入研究了在磁场中临界电流密度及其自身的一些特点。本文报道这方面的研究结果。