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.     

高T_C氧化物超导体Bi(Pb)SrCaCuO(F)的磁通蠕动

不合稀土元素的超导氧化物Bi-Sr-Cu-O系统的T_C为20K。加入适量的钙后,则呈现85K的大块超导体,并且有110K超导相出现。Koike等已获得85K相Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(2212)的单晶,并测量了它的基本参量。Endo等已制备了110K的单相Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。利用掺Pb比较容易地获得T_(co)=107K的样品。Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O体系掺F,即用F部分地取代O位置,可以获得零电阻为118K的样品。100K以上零电阻超导体的出现,将有利     

铁基超导体BaFe_(2-x)Ni_xAs_2中磁性相互作用的中子散射

铁基超导电性起源于对母体中长程反铁磁序的压制,理解其超导微观机理的关键在于清楚认识磁性相互作用的演化规律,及其与超导电性的具体关系.本文以典型的电子型掺杂铁基超导体系BaFe_(2-x)Ni_xAs_2为对象,介绍了中子散射实验针对其电子态相图、磁有序态、低能磁激发和高能自旋涨落谱等磁性物理的相关研究,着重总结它们随掺杂的系统而演变的规律,同时介绍了在自旋向列相中的最新研究进展.最后,基于这些结果,提出了磁性相互作用驱动的非常规铁基超导电性的可能物理图像.     

Bi_2(Sr_(0.9)Ca_(0.1))_2CuO_y单晶及其超导电性

对于Bi系高温超导体系,Bi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_y(n=1,2,3,4)有四个超导相,2201,2212,2223和2234相,它们的超导转变温度分别为7—22,85,110和95K,并可随各相中载流子浓度的变化在一定范围内调节。与Bi系超导体系这一家族相类似的Tl_2Ba_2Ca_(n-1)Cu_nO_y(n=1,2,3,4),体系,也有与Bi系相类似的四个超导相,2201,2212,2223,2234相,它们的超     

Bi系超导相的高温行为

Bi-Sr-Ca-Cu-O系中存在三个超导相,分别为Bi_2Sr_2CuO_x(2201相)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(2212相)和Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_z(2223相)。Pb取代部分Bi有利于2223相的形成。目前,对这一体系超导相在高温下的行为报道甚少。由于熔融处理对改善人有着重要的作用,因而研究超导相的高温行为对如何提高J_C有着重要的指导意义。     

77K下Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶Bi-O面的高分辨的STM图象

扫描隧道显微镜(STM)是一种新型的、不断发展着的表面分析仪器,能够提供材料表面的原子结构和电子性质等重要信息.用 STM 研究高温超导体已受到广泛的关注;其中研究得最多的是 Bi_2Sr_2CaCu_2O_8(简记 Bi-2212)单晶.因为通过解理 Bi一2212单晶能得到光洁的、在空气中和在真空下都很稳定的 Bi-O 面,便于 STM 研究.此外,现在已经一致认识到铜氧化物高温超导体的超导电性主要来源于 Cu-O 层.不过,以 Bi-2212为例,Bi-O 层也起着向 Cu-O 层提供空穴型载流子,将部分 Cu~(2+)离子变成 Cu~(+3)离子,使 Bi-2212变成导体或超导体的作用.因此,深入研究 Bi-O 层的结构和电子性质,对理解 Bi-2212的超导电性的来源是很有意义的.     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的超导电性

在高T_c123相超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,以Fe、Co、Ni和Zn等元素部分地替代Cu,会显著地降低其超导临界温度T_c,其中正3价元素Fe和Co主要择优替代Cu(1)。多数报道认为,Cu(1)被部分替代后载流子浓度~nH急剧下降是T_c降低的主要原因。何振辉等则指出载流子浓度是123相体系决定超导电性的一个内禀参量。Tokura和shafer等人指出,123相中载流子主要为CuO_2平面中的可迁移空穴,而Cu—O链或Ba—O层中的空穴则是局域的,CuO_2平面和Cu—O链之间的电荷通过O(4)发生转移。Takita     

模式识别预报与转变温度135K(Bi,Pb)SrCaCu(O,F)超导体的制备

迄今报道具有最高零电阻温度T_(co)=125K的超导体是T1系氧化物,但Tl_2O_3极易挥发且剧毒,使其研究与应用均受限制。除Tl系外,最高T_(co)(118K)的超导体由中南工业大学于1989年制备,其名义组成为(Bi_(1.7)Pb_(0.3))Sr_2Ca_2Cu_3(O_(y-0.70)F_(0.7)),具有超导转变温度T_0(onset)=125K。由于Bi系不含稀土元素,备受注目。鉴于模式识别方法在化学中应用颇有成效,近来我们应用它研究1989年实验数据,预报可能具有高T_c的实验条件与名义组成,并据此成功地制备了T_c(onset)=135K且T_(co)=118K的含F、Bi系超导体。     

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。     

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     

(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     

掺杂Ag_2O的Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O体系的研究

一、引言 大量研究表明在Bi系超导体中存在着丰富的类Josephson结弱耦合,因此增强超导晶粒间弱耦合以改善样品的临界电流特性是很有意义的。文献[1,2]指出在YBa_2Cu_3O_(7-8)体系中掺杂银或氧化银提高了样品J_c。文献[3]的实验结果表明在Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O超导体中掺杂银粉时,样品的T_c和J_c敏感地依赖于烧结气氛。文献[4]则认为在Bi系中掺     

Bi-系超导材料在210K附近的结构相变

最近,我们利用超声及其它手段对Bi-Sr-Ca-Cu-O体系(包括掺铅和未掺铅的80K相、110K相的四种系列的样品)做了较系统的研究。首次发现,在210K附近Bi系超导材料存在可能的结构相变。 实验用的样品为单相 Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2 Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)多晶材料.其中含铅样品为本实验室所制备,方法是用分析纯     

Bi_(2-x)A_xTi_4O_(11)(A=Nd,Sb)的“软光学声子”和结构相变研究

Bi_2Ti_4O_(11)在常压高温及常温高压下的拉曼散射结果表明,它的一些物理特性和相变特征与BiVO_4非常相似.这意味着它也很可能成为非常有用的铁弹材料.因此进一步研究Bi_2Ti_4O_(11)在掺杂情况下的物理特性是很有意义的.我们曾首次报道过Bi_(2-x)Nd_xTi_4O_(11)在常温常压下的拉曼光谱,结果表明随着Nd~(3 )离子浓度的增加,Bi_2Ti_4O_(11)从单斜相转化为Nd_2Ti_4O_(11)正交相过程中经过了两次相的转变.在Bi_(2-x)Sb_xTi_4O_(11)体系中也观察到了类似的规律.然而这种掺杂体系发生第一次相变的机制至今并不清楚,本文将对这一问题作出深入的研究.     

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Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_y中无公度调制结构的X射线旋进照相观察

几年来,一系列研究结果报道了X射线、电子和中子衍射以及透射电镜等观察Bi系高温超导材料中不同调制的无公度结构;但常规处理的Bi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+4)超导材料往往存在二、三个超导相,其T_c分别为20K,85和110K的2201相(n-1),2212相(n-1)和     

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.     

(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.