有过渡族元素掺杂的高T_C超导材料研究

我们在3月28日公布了超导材料的研究成果后,在满足ABO_3型化合物B位要求的前提下,又研究了过渡族元素V、Cr及元素Bi、Sc取代部分Cu对超导性能的影响。 材料组成为Y_(0.3)Ba_(0.7)Cu_(0.8)M_(0.2)O_(3-δ)(M=V,Cr;Sc;Bi)。所用原料为Y_2O_δ(99.9％),BaCO_3(分析纯),CuO(分析纯),Bi_2O_3(光谱纯),Sc_2O_3(光谱纯),     

固相线下Pr1+xBa2-x Cu3 O7±δ体系的相关系和晶体结构

利用 X射线衍射和 Rietveld 结构精修的方法,研究了 Pr_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7±δ)体系固相线下的相关系和晶体结构。研究表明:Pr123 单相可以在 950℃、空气气氛、富 Pr的条件下获得。Pr_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7±δ)固溶区的范围为0.08≤x≤0.80。0.08≤x≤0.30 时 Pr_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7±δ)的结构为正交晶系;0.30≤x≤0.80时为四方晶系。获得 Pr123的条件是在Pr123结构中Ba的位置必须被部分Pr代替、其最小量为 x=0.08;而Ba离子不能占据Pr的位置。     

影响BiSr_1Ca_1Cu_2O_x及Y_1Ba_2Cu_sO_(7-x)超导相形成的几个重要因素

目前,已有大量不同的所谓高温超导体,其可分为两类。第一类是以La_(2-x)Sr_xCuO_(4-x)为代表,T_c=30～40K,晶体是K_2NiF_4结构;第二类是以YBa_2Cu_3O_(7-x)为代表,T_c=90K左右,晶体是缺氧钙钛矿结构,即所谓“123”结构。新高温超导体都是混合含氧化物,显示出陶瓷的机械和物理性能。新材料性能的关键在于化学键合在一起的铜(Cu)和氧(O)原子构成的原子平面,铜-氧化学键合的特殊性质使得材料在某些方向能很好地传导电流,这与大多数陶瓷为绝缘体形成对照。目前,人们在BiSrCaCuO系中以微量Pb取代部分Sr已可获得160K的高临界温度。作者利用化学纯原料成功地研制出零电阻温度达125K的Bi_1Ca_1Cu_2O_x系超导体和T_c在90K以上的Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)高温超导陶瓷。在研制过程中发现Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)超导相的形成过程中,氧环境及退火降温速度对其形成起十分重要的作用,而原料中的微量杂质对其形成不起关键作用;BiSrCaCuO系对微量杂质不敏感,而对退火温度要求甚高。     

工作在液氮温度的一种约瑟夫逊器件

用Y_1Ba_2Cu_3O_(7-8)块状材料,制作了外观为“大桥”形式的约,瑟夫逊器件。观察了液氮温度为77K时的量子衍射图形和交流约瑟夫逊效应,由量子衍射图形推测这种器件的类型不属微桥结。     

(YGd)Ba_2Cu_3O_(7-y)块材的分步合成法制备及性能

报道了用分步合成法制备超导体 Y_(0.8)Gd_(0.2)Ba_2Cu_3O_(7-y),研究其超导性能和微观结构.结果发现,体系的超导转变宽度较窄,XRD 中(00l)峰随烧结温升高而增强,且在较低温度下即可合成质量较好的超导体.     

过氧离子在YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体中存在的研究

在有关Y(La)Ba_2Cu_3O_(7-x)体系高Tc超导电性机理的研究中,有人提到过氧键(peroxide bonding)和过氧离子O_2~(2-)的问题,并认为它的存在对高温超导电性有很大的影响。但迄今为止,O_2~(2-)的存在并未有得到实验的证实。我们在对YBa_2Cu_3O_(7-x)样品(X-光相纯)进行红外光谱测定(KBr压片)时发现,正交相的样品在1046cm~(-1)处出现特征吸收,它与过氧离子的O-O键的特征吸收是一致的,而四方相的样品没有此现象。     

高Tc Gd—Ba—Cu—O系的穆斯堡尔效应

对不同氧浓度和铁含量GdBa_2(Cu_(1-x)Fe)_3O_(7-σ)在不同温度下(20～300K)所进行的~(57)Fe穆斯堡尔测量表明:正交相的谱具有四个亚晶位,各亚晶位的四极分裂值和同质异能移受氧含量的影响不大,但其相对强度却随氧含量和温度的改变而剧烈变化.分析表明,三个亚晶位对应于Cu(1),而具有最小四极分裂值的一个位于Cu(2).从相变强度与温度的关系,可得Cu(1)位上不同区域的德拜温度.在磁场的作用下,多晶粉末样品产生织构效应,用来分析各四极双线的极化情况.     

高温超导的约瑟夫森效应观测

超导体的约瑟夫森效应在应用上前景广阔,我们利用T_c为92-96K的Y_1Ba_2Cu_3O_7-x超导体作成两种简易结,在液氮中进行了Josephson效应的观测.     

YBa_2Cu_3O_7磁取向粉末中Cu的NMR和NQR研究

制备了YBa_2Cu_3O_7的磁取向粉末样品,在室温下(293K)对B_0||C轴和B_0⊥C轴两种情况下,测量了Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的NMR谱和NQR谱。通过分析,求得Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的各向异性电场强度梯度、奈特位移和Cu(Ⅱ)的各向异性的自旋晶格弛豫时间。     

YBa_2Cu_3O_7磁取向粉末中Cu的NMR和NOR研究

制备了YBa_2Cu_3O_7的磁取向粉末样品,在室温下(293K)对Bo∥C轴和B_0⊥C轴两种情况下,测量了Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的NMR谱和NQR谱.通过分析,求得Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的各向异性电场强度梯度、奈特位移和Cu(Ⅱ)的各向异性的自旋晶格弛豫时间.     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)阴极材料制备与性能表征

凝胶浇注法制备了阴极材料Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ),并对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)材料的性能进行分析。制备的Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)为钙钛矿相,其颗粒粒度小,并且尺寸均匀。将粉末在1000℃下烧结,所得烧结体的孔隙率为29.86%。在500~800℃温度范围内测试,测试温度升高,电导率降低,在500℃时电导率最大为38.2 S/cm。阴极Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)与电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)做成阴极对称单电池,在800℃时测得欧姆阻抗和界面阻抗分别为1.92Ω·cm~(-2)和0.17Ω·cm~(-2),阴极BSCF与电解质SDC的化学相容性好。     

大尺寸YBa_2Cu_3O_(7-δ)单晶的生长及其超导电性

1 引言自从Bednorz和Muller发现高温超导体以来,Y-Ba-Cu-O体系的研究取得了重大进展。YBa_2Cu_3O_(7-δ)单晶的生长及其结构和物性的研究已受到人们广泛的重视,特别是生长高质量,大尺寸的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导单晶更是如此。至今,国际上仍未见较大尺     

YBa_2Cu_3O_(7—δ)超导样品的喇曼光谱

本文对YBa_2Cu_3O_7-δ超导样品及经“淬火”处理后样品的喇曼光谱进行了分析,得到超导相Cu—O键的剌曼活性模为335,440和492cm~(-1),它们分别对应于Cu(2)-O(2)键在a方向上、Cu(2)—O(3)键在b方向上的反对称拉伸振动及Cu(l) O(l)键在c方向上对称拉伸振动。     

高温超导体GdBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)中Fe的位置与价态的确定

利用~(57)Fe的穆斯堡尔效应对高温超导氧化物GdBa_2Cu_3O_(7-8)进行研究,分析Fe的价态与环境.Fe在氧化物中存在四个亚晶位(Fe(A),Fe(B),Fe(C),Fe(D)),其中Fe(A),Fe(B)和Fe(C)占据氧化物中Cu(1)的位置,只是氧配位不同;Fe(D)占据Cu(2)的位置.     

高T_(■~C)超导材料制备中补氧量及氧缺位数对超导电性的影响

对BaCO_3、CuO、Y_2O_3和Y_(0.4)Ba_(0.6)CuO_(3-x)进行了TG-DTA分析。结果表明,参与固相反应的除CuO外还有Cu_2O,Y_(0.4)Ba_(0.6)CuO_(3-x)的烧结样品,在氧气氛中,于950～970℃出现相变,在416℃保温退火,TG增重1％,样品具有超导电性;在氩气氛中于845℃TG失重约1.14％,失去超导电性,再将其置于氧气氛中,TG最大增重约0.3％,超导电性未完全恢复,Y-Ba-Cu-O系列材料的超导电性与适量的氧缺位数密切相关。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)系高温淬火样品在低温下结构的可逆变化

对YBa_2Cu_3O_(7-δ)系750℃淬火样品进行了低温X光衍射谱分析。结果表明,在低温下,样品的结构随温度发生了可逆变化。     

用孤子模型计算Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(2-x)M_xO_(7-δ)体系的转变温度

本文利用形变材料中的孤子阐明高温超导现象,导出转变温度T_c与能隙△的表达式并求出2△/k_BT_c的值。另外,利用Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(2-x)M_xO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系的有关物理常数,计算出的T_c理论值与实验值符合得相当好。     

高性能H-SOFC质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC

采用EDTA-柠檬酸络合法制备了新型的无钴钙钛矿氧化物Pr_(0.5)Ba_(0.25)Sr_(0.25)FeO_(3-δ)(PBSF),XRD分析表明PBSF为立方钙钛矿结构,同时与Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)和BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)在1 000℃时具有良好的化学相容性。PBSF的热膨胀系数为15.2×10~(-6) K~(-1),明显低于Co基钙钛矿材料。以PBSF-SDC为阴极、NiO-BZCY为阳极、BZCY为电解质的单电池在750℃时最大功率密度为(865±38) mW/cm~2,极化电阻为0.092Ω·cm~2。结果表明,PBSC-SDC质子阻塞型复合阴极在H-SOFCs中具有潜在的应用前景。     

钡钇铜氧化物陶瓷超导电性的研究

赵忠贤等报导了对Ba_(0.5)Y_(4.5)Cu_5O_(5(3-y)陶瓷超导电性的早期研究结果,经1000℃烧结6小时后炉冷试样的零电阻超导温度为78.5K,转变宽度为4K.测量电阻-温度曲线所用的电流密度为0.04A/cm~2,未给出临界电流密度Jc的值. 本文所用试样的成份为Ba_2Y_2Cu_3O_(3(3-y′).混合均匀的金属氧化物粉末由草酸盐分解法制得.氧化物粉末经压制成型后于空气中加热至920℃至1050℃烧结6小时炉冷.X-衍射分析结果表明,试样基本上为单相的准正交相,其晶格常数为a=3.840A.b=3.906A,c=11.718A.断口扫描测试表明,该试样的平均晶粒尺寸小于5μ,晶粒大小均匀.断口相呈部份穿晶断裂,有不太明显的断裂台阶,韧性及强度均较好.能谱     

金属醇盐Sol-Gel法制备YBCO的化学动力学

采用CNDO/2量子化学计算方法,计算了Y,Ba及Cu的不同醇盐和水的分子结构特征,根据前线轨道和有机化学反应的关系,得到了Y,Ba及Cu的醇盐水解速度常数的相对大小,从而为金属醇盐水解法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导超纯细粉提出适当实验条件.