运用高压技术设计和研制超导材料新体系

本文介绍运用高压技术发现的几类超导材料新体系,包括(1)顶角氧有序型(简称"顶角氧"系)、Cu12(n-1)n(简称"铜系")和Cl2(n-1)n(简称"卤系")等3类铜基超导材料体系:它们只含铜和碱土氧化物,是构成铜基超导的最简单组分;这些体系在常压的超导温度(T_c)可媲美Y123、Bi系、Hg系等组分复杂的铜基超导材料,"铜系"的T_c可高达123 K,Cl212是第1个含卤素的液氮温区超导体;"顶角氧"有序化将同结构的铜基超导材料的转变温度提高1倍以上,刷新了单层铜氧面结构铜基超导材料的Tc记录;新体系的高温载流特性名列前茅,"铜系"在液氮温区的临界电流特性优于Bi系、Hg系,与Y123相当.(2)铁基超导材料主要体系之一的"111"体系:"111"体系组分结构简单,易于揭示铁基超导核心要素.它的解离面无极性,表面和体态结果严格一致,为通过角分辨光电子能谱(ARPES)和扫描隧道显微镜(STM)等先进表征技术揭示铁基超导的本征物性提供了理想结构载体.主要成员LiFeAs具有无Fermi面嵌套的重要特征,表明Fermi面嵌套并非实现铁基超导必要条件,扭转了此前基于铁基其他体系的费米面嵌套对机理的流行认识.(3)Bi_2Te_3拓扑化合物超导体:实现无需化学掺杂引入载流子,揭示了国际上首个压力诱导的拓扑化合物超导.     

安全的超导体

美国科学家已制成一些新型的高温超导体,这可能导致比现今制成的优质超导体的毒性小得多的材料的开发。新材料的超导转变温度达到122°K(—151℃),几乎同至今达到的任何转变温度一样高。以前开发的超导材料是由铊、钡、钙、铜和氧的混合物     

铜氧化物高温超导体中多体效应研究的新进展

自从1986年高临界超导温度铜氧化合物超导体被发现20多年以来,超导研究取得了许多进展,但高温超导机理仍不清楚.研究表明,铜氧化合物高温超导体的超导电性和奇异的正常态物理性质,难以用传统的超导理论(BCS     

超导体研究的现状和发展

一、全世界范围掀起了超导热1986年4月美国国际商用机器公司(IBM)所属瑞士苏黎世研究所的两位物理学家米勒(K.A.Mul1er)和贝德诺尔茨(J.G.Bednorz)采用钡镧铜氧体系陶瓷化合物获得了转变温度为30K左右的超导体.他们不但首次突破了1972年美国科学家用铌三锗材料获得23.2K以来保持了14年的超导温度纪录;而且,更重要的是:他们从人们意想不到的“绝缘体”一陶瓷材料中获得了超导体.他们的创造性工作在1986年12月得到美、日科学家的肯定后,全世界     

HgBa_2CaCu_2O_(6+δ)和HgBa_2Ca_2Cu_3O_(8+δ)超导体合成及超导性研究

自从高T_c铜氧化物超导体发现以来,许多相关超导相已相继合成出来,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)_2,(TIO)_2,CuO链和TIO层等等.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.含更多铜氧面的Hg系超导相也已发现,其抗磁转变T_c高达134K.采用高压合成方法可制得1212,1223,1234超导相,常压合成也可制备出1212,1223超导相,但其制备     

钽酸钾单晶的提拉法生长及某些性质的研究

钽酸钾(KTaO_3,简称KT)单晶具有稳定的立方结构,可用于制作激光调制器、数字式偏转器及半导体器件.由于该晶体从绝对零度至其熔点(1645K)温度范围内无相变,且其晶胞参数与钇钡铜氧系超导体匹配甚好,有希望用作超导体薄膜的衬底材料,近年来格外受到人们的重视.文献报道的这种晶体的生长方法有自发成核(Spontaneous nucleation)、缓冷法(Slowcooling method)和改进的Kyropoulos技术,其生长速率低(0.03—0.14mm/h),周期长.     

(BiPb)-Sr-(CaCd)-Cu-O系的超导电性

自从Bi系超导体发现以来,人们已经确定了至少三个超导相(2201、2212、2223相),各相每半个晶胞中含1、2、3层铜氧层,其零电阻温度正比于单胞中铜氧层的数目,分别为7、85、110K。为了获得更高转变温度的超导相,中国科技大学用少量Sb替代Bi发现了零电阻温度大于132K的超导现象,此结果陆续被几个研究小组重复,有的样品甚至高于160K。但至今关于132K高温超导相的结构或形成的可能机制尚未确定。最近,我们采用直接烧     

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。     

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.     

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。     

分子束外延硒化铁薄膜的超导电性

铁基超导体是继铜氧化合物高温超导体之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料.在所有铁基超导体中,β-Fe Se因具有最简单的化学组分和结构而被认为是探索超导机制的理想体系.借助于半导体工业中成熟的分子束外延生长技术,研究者实现了对Fe Se超导薄膜生长、形貌和组分在原子水平上的精确控制,并在此基础上深入研究了其超导性质.最近研究者又把Fe Se薄膜的分子束外延生长拓展到Sr Ti O3(001)衬底,发现单层Fe Se/Sr Ti O3体系的超导转变温度有超过77 K的迹象.这些研究成果为解决高温超导体的配对机制以及进一步提高超导转变温度提供了全新的途径和思路,引起高温超导和材料科学等领域的广泛关注.     

多元FeSe基超导材料的结构与物性

对FeSe基多元超导化合物的制备、晶体结构、相分离和超导性质等进行了详细的介绍.首先,利用碱金属插层的方法,制备出了三元K_xFe_(2–y)Se_2超导体,其超导转变温度为31 K,是当时FeSe基超导体的新纪录.同时,利用高温自助溶剂方法,制备出了K_xFe_(2–y)Se_2的晶体样品,并对其晶体结构、相分离和电子结构进行了细致的研究,从其特殊的费米面构型,可以看出K_xFe_(2–y)Se_2是区别于FeAs基超导体的新型高温超导体系.其次,通过低温液相法的制备手段,获得了多种碱金属插层FeSe的高温超导体,超导转变温度为30~46 K,大幅提高了FeSe基超导体的转变温度记录.在低温和中温区制备的FeSe基超导体中,存在极少量的Fe空位,可以精确标定超导相成分和电子结构,为研究FeSe基超导体甚至Fe基高温超导体的微观机理提供重要的实验证据.     

无铜超导性

在4月,贝尔实验室宣布了一种具有惊人特征的高温超导体的制作:该超导体不含铜。自从两年半前发现氧化铜材料在高达30K的记录下有超导性以来,发现的任何高温超导体都含有一套铜一氧层,而且研究人员想知道铜是否是必须的。由罗伯持·凯文和伯特伦·巴特洛哥领导的贝尔实验室的一个研究组已经证明铜不是必须的。这种新材料是钡、钾、铋和氧以Ba_0.6、K_O.4、BiO_3     

具有双轴取向YSZ缓冲层的离子束辅助沉积合成研究

在良好机械性能的多晶金属衬底上合成具有高电流密度(J_c)的钇钡铜氧(YBCO)超导膜制造成超导线材、带材,能应用于传输电缆、发电机、马达、微波器件等许多方面。Ni-Cr合金由于可锻性好、热膨胀系数与YBCO接近等特点可作为衬底材料。但是,为防止高温超导材料与衬底之间的严重扩散,选用较稳定的YSZ(ZrO_2中掺钇)作为中间过渡层,有利于合成优     

MgB2基超导材料研究进展

2001年1月发现MgB2基超导体具有39K的临界转变温度。是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体。国内外对MgB2基超导材料进行了广泛而又深入的研究，本简述了近期对MgB2基超导材料的研究进展，介绍了近期主要有关MgB2基超导材料电子结构研究和应用开发的工作。着重叙述了关于基超导机制的研究。     

超导晶体管

美Sandia国家实验室和威斯康星大学的科学家和工程师们通力合作,已研制出一种由新的高温超导材料制成的晶体管,命名为超导磁通流晶体管(SFFT)。 SFFT超导晶体管是完全由新的高温超导材料制成的第一代超导晶体管,它是由以铊为基的薄膜型高温超导材料——铊-钙-钡-铜-氧制成,试验表明,这种超导材料效果极佳,在125K以下失去电阻,具有较高的临界电流,且能容易地加工成各种元件。     

高T_C超导体Bi_(1.7)Pb_(0.3)Sr_2Ca_2Cu_3O_y中Bi核的核四极共振观察

一、引言 Bi系高T_C超导体具有比Y系更高的零电阻转变温度,而且是制备高温超导线材的重要材料,因此受到了高T_C超导研究工作者的极大关注。在Y系高T_C超导体的研究中,核磁共振(NMR)及核四极共振(NQR)实验对撷取结构信息及弛豫信息起了重大作用。对Bi系高T_C超导体,人们用NQR对Cu核进行了一些研究,发现了对[2223]相,Cu核分别     

制备高铅量铋系超导体的新方法

高T_c Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体的发现,引起了研究超导材料工作者的极大兴趣,这不仅是因为它不合稀有贵重金属,制材原料便宜,同时,有多种不同名义成分的铋系超导体零电阻温度T_(co)都高于78K,蕴含着宽广的开发研究前景。 在2223相铋系中以约0.35mol的铅置换铋,很易得到108K的超导体,如果以部分氟     

非晶态超导体的超导转变温度和Hall系数之间的经验关系

非晶态超导体在高临界参量超导体的研究中具有重要的意义。非晶态超导体的电子性质是一个有待研究的问题,而Hall系数则是材料传导电子数的确切表示。显然,研究非晶金属和合金超导性质与Hall系数之间的关系将有着重要意义。作者系统地研究了非过渡金属和合金的非晶态超导转变温度T_c与其Hall系数R_H以及与相应的液态金属的Hall系数R_(HL)之间的关系,发现T_c与R_H之间存在着一个经验关系:在R_H=-3.5--4.0×10~(-11)m~3/AS之间出现一个T_c最大值,当R_H增大或减小时都伴随着T_c的迅速下降。在非晶态     

在Bi-Sr-Ca-Cu-O系中110K超导体的制备

在Tl-Ba-Ca-Cu-O(TBCCO)和Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)系中可以分别得到零电阻超导转变温度T_c为120—125K和110K的超导体,是目前T_c最高的两个超导体系。由于Tl剧毒、价格高和易挥发等缺点,导致在该体系研制和未来使用中的某些不便。因此,在某种程度上BSCCO体系受到人们更大的关注。 根据我们和国内外的研究结果,在TBCCO和BSCCO系中超导相及其结构是非常相似的。在BSCCO体系中比较肯定的超导相及其结构如表1。