加压烧结合成HgBa_2Ca_2Cu_3O_(8+δ)超导体的研究

自Putilin和Schilling等人发现了Hg-Ba-Ca-Cu-O系统的T_c可达130K以上的超导性以来,世界上掀起了一个研究Hg系超导体的高潮,这不仅因为它创造了T_c的最高记录,而更重要的是该化合物系具有值得深入研究的、十分有趣的物理特性及超导机制.然而,由于HgO的熔点低、易挥发、且毒性大,所以造成制备这一系统的超导样品的难度相当大.目前通常采用两种方法来制备该系统的超导样品:①高压法;②封管法.前者由于压力太高(一般     

HgBa_(1.3)Sr_(0.7)CuO_(4+δ)的合成和超导性研究

1 引言自从高T_c铜氧化物超导体发现以来,许多相关超导相已合成出来,它们均含有二维铜氧面,连结铜氧面并作为载流子库的结构单元有很多种,如(BiO)_1,(TlO)_2,CuO链等。最近Putilin等发现含Hg的超导体HgBa_2CuO_(4+δ),它含有一个铜氧面,T_c为94K。到目前为止含Sr的1201相还未见报道。我们利用Sr部分取代Ba,研究相形成的难易及超导性的变化。     

Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_(3-x)V_xO_y体系的超导电性

元素替换是探索高温超导电性机理和材料物理研究的重要途径之一。由于Bi系组分的复杂性,因此元素替换的实验研究大量集中在Bi位和Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x组分的ca位,Cu位的替代很少。在Bi_2Sr_2Ca_(1-x)Gd_x,Cu_(2-x)Li_xO_(8+d)体系中,Li~+部分替代Cu~(2+)引起的无序导致库仑作用的增强,因而抑制了T_c;在Bi_1.7.TPb_(0.3)Sr_2Ca_2(Cu_(3-x)sn_x)_1.2O_y体系中的情形也是如此。在(Bi,Pb)-Sr-Ca-(Cu_(1-x),Ni_x)-0(110K 相)中,T_c先随替代量的增加而迅速减小,而     

两步法合成Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10)超导体及其化学动力学分析

Bi系超导体中由于2201,2212等低温相不同程度地与2223相共生,使制备高T_c的2223相样品十分困难.掺Pb掺F能增强高温相的形成,并获得零电阻温度分别为107K和118K的2223相超导体.但是到目前为止,大多数的实验结果指出,在不掺杂的条件下一步直接合成铋系超导体,很难得到2223相为主要成分,零电阻温度T_(CO)超过100K的样品.本研究采用先制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_8样品,再与CaO,CuO反应的两步法合成2223相的样品,表明它比一步合成Bi_2Sr_2Ca_3CuO_(10)的效果要好得多,并对这两种不同方法合成2223相铋系样品的结果进行了化学动力学分析.     

高T_c超导体Bi_(1.7)Pb_(0.3)Sr_2Ca_2Cu_3O_y中的电四极相互作用研究

Bi系高T_c超导体比Y系具有更高的转变温度,许多研究表明:Bi-O层对超导电性有十分重要的作用,为了更进一步了解Bi在超导电性上起的作用,微观地研究Bi位置周围的电荷分布还是有重要意义的.在超导样品的制备中,由于多超导相的共生和杂相(Ca,Sr)CuO_2的存在,对Bi位置的研究很小,对Bi的NQR研究也很少,而且谱线宽到难以辨认.Bi的NMR实验,也因核的电四极矩的影响,会引起谱线的增宽及共振峰强度的减弱,难以获得有用的信息.微分扰动角关联(differential perturbed angular correlation,DPAC)方法对探针原子核周围局部的电荷分布极端的灵敏.在Y系高T_c超导体的研究中,提供了一些很有意义的微观信息,我们用几乎单高温项([2223]相90%左右)的Bi系超导样品进行了DPAC实验.     

Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)超导体的正电子寿命研究

自从Maeda等人在Bi-Sr-Ca-Cu氧化物中发现超导电性以来,由于Bi系超导体具有较高的超导转变温度和广阔的应用前景,日益受到人们的重视.在Bi系超导材料的研究中,金属离子的置换对超导性能和材料结构的影响一直是研究的热点之一.许多作者用Pb替换Bi,以便了解Bi-O层对超导电性的作用.文献[4]研究了Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_2O_(8+δ)体系,由Raman散射实验证实Pb可以替换Bi,且其最大替换量可以达到x=0.35;随着Pb含量的增加,超导转变温度T_c从85K减小为76K,并且指出这是由于体系空穴浓度增加所致.然而,Pb掺杂对样品结构的影响以及空穴浓度增加的原因尚不清楚.本工作使用对固体材料微观结构极灵敏的正电子湮没谱仪测量了Bi_2Sr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)和Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)系列样品的正电子寿命,给出了正电子寿命和转变温度随掺杂量X的变化关系,研究了Pb掺杂对Bi系超导体电子结构的影响,以及由此引起的样品中空穴浓度变化情况.     

贫钇YBa_2Cu_3O_(7—y)超导材料的结构缺陷研究

高临界温度(T_c)YBCO氧化物超导体在实际应用中所具有的潜在优势使这一研究领域仍十分活跃.大量研究表明:这种材料的原始化学配比对其超导电性有明显的影响.元素替代及非化学计量配比由于在纳米甚至原子尺度上引起成分扰动,将使钙钛矿型骨架结构中各晶位处格点排列发生局部变化,势必影响其超导行为.至今报道的所有T_c≈90K的123相氧化物均具有正交晶体结构、Cu-O链和Cu-O面,这些因素是维系超导电性的最基本结构特征.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜在转变温区光响应机理研究

自从1986年发现高温氧化物超导体以来,超导材料在液氮温区的实用成为可能,超导应用的一个重要领域是制备超导光学探测器件。这种器件无论以测辐射热还是以约瑟夫逊结模式,都具有响应波段宽(从可见光到毫米波)、噪声小、功耗低等优异性能。由于YBa_2Cu_3O_(7-x)高温氧化物超导材料的结构特性不同于低温超导体,研究其光响应特性对高温超导体基础理     

Tl_(0.5)Pb_(0.5)Sr_(1.6)Ba_(0.4)Ca_2((Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(9+δ)体系中的铁元素替代和超导电性

在T1系超导铜氧化合物中,除了合成晶体结构中含双层TlO层的Tl_2Ba_2CuO_6(Tl2201)、Tl_2Ba_2CaCu_2O_8(Tl2212)和Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)(Tl2223)等高T_c相以外,还合成了只含Tl-O单层的超导相,其分子式分别为Tl(Ba,Sr)_2CuO_5(Tl1201)、Tl(Ba,Sr)_2CaCu_2O_7(Tl1212)和Tl(Ba,Sr)_2Ca_2Cu_3O_9(Tl1223),常写成如下通式:Tl(Ba,Sr)_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+3)(n=1,2和3等).n≥3的Tl系超导相中存在两种不等价的Cu晶位.一般把Cu-O五配位(配位多面体为金字塔形的正四方锥体)中的Cu晶位称为Cu(2)位,把Cu-O四配位(即中间的CuO_2层)中的Cu晶位称为Cu(1)位.     

高T_C超导体YBa_2(Cu_(3-x)Fe_x)O_y的穆斯堡尔谱学研究

一、引言 高T_C超导材料的发现引起了世界科学界的足够重视。为了搞清其超导机制,以便更好地研究开发和应用这一新材料,人们几乎动用了所有能利用的研究手段对其进行研究。利用Fe离子代换YBaCuO高T_C超导材料中的Cu,然后进行穆斯堡尔谱学测量来探索高T_C超导材料的超导机制。已有一些研究工作报道,并取得了一些结果。但从目前的情况来看,有些问     

Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+x)单晶的正交对称喇曼振动谱

喇曼光谱能为探索超导机制提供许多信息,是高温超导物理研究的重要内容之一。在继Y系后的Bi系高温超导体方面。也有不少喇曼光谱工作发表,但它们的结果彼此间还有许多不一致的地方,多数的光谱结果都没能显示Bi(2212)单晶所具有的a和b方向的明显     

HgBa2Can-1CunO2n+2+δ(n=1,2,3)体系的压力效应

和的超导转变温度分别为97,128和135K,是迄今为止具有一层、二层和三层CuO_2平面铜氧化物超导体中的最高值。令人感兴趣的是,Hg系超导体对压力非常敏感,当压力P增加到31 GPa时,理想掺杂的HgBa_2Ca_2Cu_3O_8 δ的T_c可达到创纪录高的164 K。研究表明体系在整个掺杂范围表现出超导性质,T_c与CuO_2平面内的空穴浓度(n_H)之间存在着倒抛物线的依赖关系。而且,初始压力系数随氧含量(δ)而变化,并且在过掺杂区也保持正值。这些结果暗示了在常压下通过元素替代或电荷转移以施加“内压力”获得同样高T_c的可能性。     

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。     

c轴方向大尺寸YBa_2Cu_3O_(7-δ)样品及其微结构

氧化物超导体的重要特征之一是其结构及超导电性质的各向异性。对于通常工艺制备的织构化(织构轴为c轴)YBa_2Cu_3O_7,超导体,容易沿Cu-O平面(ab面)解理,所以样品沿c轴的尺寸都很小,使许多物理测量难以进行。例如沿c轴方向的输运临界电流密度J_c~c就难以用通常的电测法(四引线法)进行测量。现有的J_c~c的报道值大都是磁测方法的结果,少数为脉冲法测量。制备沿c轴方向有足够大的尺寸的样品并直接用电测法测量J_c~c对于深     

YBa_(1.9)Cu_3O_(7-δ)中集体磁通蠕动对临界电流密度的影响

实验结果表明,在YBa_2Cu_3O_(7-δ)系,人为地使化学成分偏离理想配比,将引入新的小尺度缺陷并成为有效钉扎中心,使临界电流密度明显提高,且导致J_c(H)的非单调关系(即对应于磁化曲线的“鱼尾效应”).有关高温超导体中的“鱼尾效应”的起源,迄今虽有几种解释模型,但仍缺乏统一的认识,其重要原因是由于高温超导体中有效钉扎势很小而运行温度又较高,     

超导相Tl_(2+x)Ba_2Ca_(2-x)Cu_3O_(10)的晶体结构

继RE-Ba-Cu-O和Bi-Sr-Ca-Cu-O体系的高T_c超导相发现之后,1988年初在Tl-Ba-Ca-Cu-O体系中发现了零电阻转变温度为120K的超导体。本文研究零电阻转     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导晶体的孪晶畴结构分析

已经确认YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体的晶体结构属正交晶系,空间群为Pmmm,晶胞参数为a=3.893,b=3.820,c=11.688。这种材料经过从四方相到正交相的转变,形成具有高T_c的超导体。在超导晶体中普遍存在孪晶畴结构。本工作对这类孪晶畴结构进行了电镜观察和分析,并讨论了孪晶畴的形成及相变特征。     

(Bi_(1.6)Pb_(0.4))Sr_2Ca_2Cu_3O_y中(63)~Cu核磁共振的变温研究

从1987年以来,人们对高临界温度超导材料作了大量的核磁共振(NMR)测量,主要集中在Y系123相的单晶和磁取向样品上.发现这类超导体不能用传统的Fermi液体物理图象来理解其在正常态的NMR行为,以及在超导态时表现出非常规电声配对机制.由此引出的分析和讨论都对各种理论模型作了实验上的限制.由于Bi系氧化物超导体存在调制结构,在化学均匀性和单相性方面都比Y系差.这样每个晶格位置的化学环境有很大的分布,会引起NMR谱线的增宽.这种材料本征结构上的特点限制了它的NMR研究,特别是Bi系2223相,因为单相样品难于得到,有关这种材料中铜的NMR研究至今报道甚少.