空氣條件下高性能SmBCO超導(dǎo)體生長研究.pdf

1、在功能氧化物中，REBCO(REBa2Cu3Oy，RE123，其中RE包含Y，Gd，Sm，Nd等稀土元素)高溫超導(dǎo)體具有優(yōu)異的物理性能，高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）、臨界電流密度（Jc）以及凍結(jié)磁場（B），因此在超導(dǎo)儲能、磁懸浮運輸?shù)认冗M性器件的研究和應(yīng)用方面具有廣闊的前景。YBCO體系超導(dǎo)體的理論研究以及制備技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完備，可以實現(xiàn)空氣條件下大尺寸高性能的YBCO塊材的批量制備。相較于YBCO體系，LREBCO體系（LRE包含Sm，Nd

2、等）具有更為優(yōu)異的超導(dǎo)性能，如更高Tc、Jc等等，因此其具有更大的應(yīng)用潛力。由于自身體系的高熔點以及LRE/Ba替代效應(yīng)，高性能的LREBCO超導(dǎo)體較難制備，尤其是在空氣條件下。目前，主要有兩種方法來制備高性能LREBCO超導(dǎo)體。一種是利用低氧分壓（OCMG）的方法來抑制LRE/Ba替代，得到大尺寸和高性能LREBCO塊材，但是需要特定的儀器，成本較高；另一種是采取組分控制（CCMG）的方法來實現(xiàn)高性能的LREBCO塊材生長，但是這種方

3、法對NdBCO體系效果不明顯。簡而言之，如何在空氣條件下，方便有效地實現(xiàn)大尺寸高性能的LREBCO的制備就變得至關(guān)重要。
　　本文研究的內(nèi)容主要分為兩個方面：引入一種新的方法—冷速控制法（CRCMG）來實現(xiàn)空氣條件下高Tc性能SmBCO塊材制備,以及探索空氣條件下提高SmBCO塊材凍結(jié)磁場能力的方法。獲得的成果如下：
　　1.利用CRCMG方法實現(xiàn)空氣條件下高性能SmBCO塊材制備及性能研究
　　通過氧空位控制，我們成

4、功地利用CRCMG在空氣條件下利用Normal組分（Sm123+Sm211）實現(xiàn)了高超導(dǎo)性能的SmBCO塊材的生長。SmBCO塊材的Tcmid性能為94.8 K(Tconset=95.2 K)，與利用CCMG和OCMG兩種方法得到的SmBCO塊材的Tc性能是可比的。
　　首先，我們研究了CRCMG對于空氣條件下SmBCO多晶超導(dǎo)性能的影響，得到生長SmBCO多晶的最優(yōu)冷速，并對這一實驗結(jié)果給予了基于動力學(xué)的解釋；其次，利用最優(yōu)冷速

5、結(jié)合加速緩冷的方法，在空氣條件下實現(xiàn)了完全生長（a軸和c軸）的高性能SmBCO塊材的制備。
　　2.研究CRCMG和CCMG對于SmBCO性能的共同作用
　　首先研究了CRCMG和CCMG（Sm242）對于空氣條件下SmBCO多晶生長的共同影響，發(fā)現(xiàn)此時對應(yīng)的最優(yōu)冷速減小為0.5 K/h;其次,發(fā)現(xiàn)Sm242相的引入有助于細化非超導(dǎo)相Sm211的尺寸，從而提高SmBCO塊材凍結(jié)磁場性能。最終我們得到了直徑為16 mm，高度為