納米YBa2Cu3O7-δ的鈰、鑭摻雜及YBa2Cu3O7-δ摻雜選取的研究.pdf

1、YBa2Cu3O7-δ超導(dǎo)體具有交流損耗低、在磁場下載流能力強(qiáng)、不可逆場較高、及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于能源、信息、醫(yī)療、交通、國防、科學(xué)研究等方面。YBa2Cu3O7-δ高溫超導(dǎo)材料是本世紀(jì)最受關(guān)注的材料之一。本論文首先對(duì)超導(dǎo)物理進(jìn)行了簡單地概述，其次，對(duì)超導(dǎo)材料、超導(dǎo)物理的發(fā)展歷史和高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用做了簡要介紹。接下來簡單地介紹了YBa2Cu3O7-δ的一些基本特征、超導(dǎo)電性及制備方法、本論文的選題思路以及拓?fù)淅碚?。考慮到Y(jié)B

2、a2Cu3O7-δ摻雜的重要性，本論文以“納米YBa2Cu3O7-δ的Ce、La摻雜及YBa2Cu3O7-δ摻雜選取的研究為題，主要述及以下幾方面的研究工作：
　　 1．我們采用檸檬酸鹽熱分解法成功制備了納米Y1-xCexBa2-xLaxCu3O7-δ（x=0-0.25）一系列樣品。根據(jù)Scherrer公式計(jì)算得到樣品的平均晶粒尺寸范圍為29.25nm至74.47nm。利用X-射線衍射儀、標(biāo)準(zhǔn)四探針法和紅外吸收譜儀對(duì)Y1-xCe

3、xBa2-xLaxCu3O7-δ的物相結(jié)構(gòu)、R-T特性、紅外吸收特性進(jìn)行分析研究。X-射線測量表明，材料具有單相正交晶系結(jié)構(gòu)(x ≤0.0625)。電阻率測量表明，摻雜濃度小于0.0625的樣品都具有金屬行為，表現(xiàn)出了良好的超導(dǎo)電性，并且有急劇的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。當(dāng)0.11≤x≤0.25時(shí)，樣品在171.5K附近發(fā)生了由金屬相到絕緣相的轉(zhuǎn)變。Y1-xCexBa2-xLaxCu3O7-δ(0≤x≤0.25)所有樣品的紅外吸收譜，均存在三個(gè)明顯的吸

4、收峰，它們分別位于594(A1)、1440(A2)和3430(A3)cm-1波數(shù)附近。結(jié)果表明A1模式分別由c軸對(duì)稱伸長和Cu–O面的不均勻?qū)ΨQ伸長引起的。
　　 2．依據(jù)現(xiàn)有的YBa2Cu3O7-δ摻雜實(shí)驗(yàn)，對(duì)摻雜YBa2Cu3O7-δ體系超導(dǎo)電性與其晶格常數(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：摻雜YBa2Cu3O7-δ體系轉(zhuǎn)變溫度隨晶格常數(shù)a、b、c和元胞體積V的增大均出現(xiàn)先增后減的趨勢，其中a、b可以分成兩個(gè)區(qū)域來討論，當(dāng)b小于3.87

5、28 (A)時(shí)呈現(xiàn)出遞減的趨勢。大部分摻雜YBa2Cu3O7-δ體系的晶格常數(shù)a的數(shù)值主要集中在3.8129 (A)~3.8858 (A)之間、b 集中在3.8146 (A)~3.8902 (A)之間、c集中在11.6540 (A)~11.6985(A)之間、晶胞體積V的數(shù)值主要集中在172.4824 (A)3~174.6539 (A)3之間。相比之下，摻雜YBa2Cu3O7-δ體系的晶格常數(shù)a越接近3.8230 (A)和3.8822

6、(A)、b越接近3.8207 (A)和3.8830 (A)、c越接近11.6985(A)、V越接近173.1785(A)3的摻雜效果越佳。超導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)與其超導(dǎo)電性有著密切的聯(lián)系，所以上述結(jié)果給研究者對(duì)摻雜YBa2Cu3O7-δ體系超導(dǎo)電性的研究工作有一定的指導(dǎo)意義。
　　 3.利用價(jià)電子軌道能量Ei和價(jià)電子層數(shù)ni,構(gòu)建了新的原子點(diǎn)價(jià)δi,由點(diǎn)價(jià)δi構(gòu)建價(jià)電子軌道能量拓?fù)渲笖?shù)mE。研究了Y系、Bi系高溫超導(dǎo)氧化物與mE的0階

7、指數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有較好的規(guī)律性。Y系高溫超導(dǎo)氧化物的0E值處在13.9536~16.1452之間的時(shí)候Y系高溫超導(dǎo)氧化物表現(xiàn)出很好的超導(dǎo)電性。Bi系高溫超導(dǎo)氧化物的0E值處在15.8045~16.3455和19.5900~20.3772這兩個(gè)區(qū)間的時(shí)候，也表現(xiàn)出很好的超導(dǎo)電性。因此，本文提出用價(jià)電子軌道能量拓?fù)渲笖?shù)mE作為Y系、Bi系高溫超導(dǎo)氧化物超導(dǎo)電性的一個(gè)新判據(jù)，這對(duì)今后實(shí)驗(yàn)工作者制備出具有更高Tc的Y系、Bi系超導(dǎo)氧化物有很好的