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.     

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.     

铁基高温超导体的研究进展及展望

自从2008年2月末F掺杂的LaFeAsO被报道有26 K的超导电性后, 基于此体系材料的超导转变温度在短短几个月中被迅速地提高到55 K, 很多新超导体被发现, 同时人们对具有更高临界转变温度的新超导材料充满希望. 本文简要地回顾了这种体系中材料的探索、制备以及设计, 另外在理论和实验上对其超导机理的认识也给予了介绍和总结. 最后基于目前的实验数据, 对铁基超导体和铜氧化物高温超导体的重要物理参数进行了比较, 同时展望了这种新超导体的应用前景.     

不同溅射条件对超薄外延氮化铌薄膜超导性能的影响

氮化铌(NbN)由于其较高的超导转变温度、较窄的转变宽度以及良好的稳定性一直被广泛地应用于低温超导器件中.因此,生长高质量的超导Nb N薄膜是制备高性能薄膜超导器件的关键及难点.本文主要介绍了利用磁控溅射法在氧化镁(MgO)100基底上生长厚度为5 nm的超薄超导外延NbN薄膜,并系统分析了溅射参数对薄膜性能的影响.实验结果表明,在合适的氮氩比或功率下,高真空、高溅射温度、低工作气压与NbN薄膜超导转变温度成正相关.采用综合物性测量系统(physical property measurement system, PPMS)进行电学分析,所制备的NbN薄膜超导最高转变温度为12.5 K.该工作为进一步研究超薄NbN薄膜的生长提供了理论指导,也为后期在其他基底上制备NbN超导器件提供了基础.     

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。     

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.     

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.     

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     

利用“热壁扩散”法在金属衬底上生长C60单晶薄膜

自从石墨电弧放电制备克量级C_(60)的方法发现以来,研究不同衬底上C_(60)薄膜的生长行为就一直是科学家关注的热点之一.制备高质量的C_(60)薄膜,不仅在基础研究方面,而且在应用方面都具有重要的意义.例如,对于碱金属掺杂的C_(60)超导体,利用高质量的C_(60)单晶薄膜可以获得较窄的超导转变温区和较高的转变温度.此外高质量的C_(60)单晶薄膜对于研究由C_(60)和金属或半导体组成的双层膜或多层膜的非线性光学性能也具有重要的意义.C_(60)薄膜在不同衬底上的生长行为与许多因素有关,其中最重要的是衬底表面的原子排布是否与C_(60)的晶格相匹配,C_(60)与衬底之间是否存在电荷转移和是否存在键合.迄今为止,许多研究工作报     

脉冲激光沉积大面积高温超导氧化物薄膜

高温超导体在各领域的应用越来越受到人们的重视,特别是在微电子学、微波器件和磁测量等方面比如延迟线、滤波器、超导天线、超导量子干涉仪(SQUID)已进入实用化阶段.制作这些器件不仅要求超导体为大面积的薄膜,而且要求膜的厚度以及超导特性(零电阻温度,临界电流密度,表面电阻等)具有很好的均匀性.虽然目前制备高T_c氧化物薄膜的方法很多,脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)、磁控溅射(magnetron-spuffering),金属有机化学气     

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     

CrAs超导体的研究和展望

重费米子超导体、铜基高温超导体和铁基高温超导体等新超导体的发现及非常规超导电性的研究一直推动着凝聚态物理学的发展.这类超导体的一个最基本特征是当长程反铁磁序被压制时会出现超导现象,而要破坏长程磁有序,除了掺杂不同元素以引入电荷载流子或者化学压力外,加压也是一种有效的调控手段.本工作在综述第一个Cr基化合物超导体CrAs的结构和基本物理性质基础上,重点介绍了通过加压CrAs的双螺旋磁性被压制,出现超导电性的衍化过程.此外也综述了CrAs的结构、磁性和超导电性等方面的后续研究工作以及其他相关新型超导体.在CrAs体系中,超导临近于双螺旋反铁磁序及出现的量子临界行为等多种实验证据表明CrAs具有非常规超导电性.CrAs超导电性的发现为探索新的非常规超导体打开了一条新路.     

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.     

MgB2的高压高温合成及其超导电性

在高压(3.0GPa)和高温(900℃)条件下,制备出单相MgB2样品.样品的粉末X射线衍射实验和Rietveld精修结构分析表明,所制样品具有AlB2型六方结构,空间群为P6/mmm,a=3.0861(5)A,c=3.5222(8)A.测量结果表明样品的超导临界转变温度(Tc)为39K.     

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     

YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的临界电流密度J_c(T,H)

高温超导体薄膜无论在基础研究方面还是在高温超导体的应用方面都有十分重要的意义。临界电流密度是应用的关键参数,而且影响临界电流密度的磁通钉扎机制还不清楚,因此制备高质量的薄膜,研究其临界电流密度特点,对超导薄膜的应用和对磁通钉扎机制的理解是     

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     

高温有机超导体新进展

第一个有机超导体发现于1980年,当时,其临界温度还不到1K,1988年,有机材料的最高超导转变温度已达10K.最近,转变温度又有提高:美国阿贡国家实验室的研究人员报道合成了两类新型有机超导体.其中一类的临界温度在常压下达11.6K,另一类在0.3Kbar压力下,于12.8K成为超导体.这两类新型超导体如同许多其它有机超导体一样,当压力增加超过超导起始转变临界值时,其临界温     

重费米子材料CeCoIn_5超导态的唯象理论

重费米子超导体是最早发现的非常规超导体,具有丰富的超导量子现象.理解重费米子超导配对的微观起源能够启发非常规超导的机理研究和新型超导体的实验探索.本文简要介绍了近年来在重费米子超导实验和理论上的最新进展,利用量子临界自旋涨落的唯象模型,结合Eliashberg理论计算了CeCoIn_5的超导性质,得到了具有dx~2-y~2波对称性的超导能隙,符合实验结果.在此基础上提出了计算超导转变温度T_c的简化公式,结合二流体理论解释了CeCoIn_5和CeRhIn_5中T_c随压力的演化.这一结果为发展重费米子超导的唯象理论提供了新的思路.     

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