Y2Ba4CuMoOy添加和Mo替代Cu位對YBa2Cu3O7-δ超導(dǎo)體性能的影響.pdf

1、自高溫超導(dǎo)體YBCO被發(fā)現(xiàn)以來,隨著超導(dǎo)性能不斷改善和提高,它在諸多方面都有應(yīng)用:如大家看不到的電壓基準(zhǔn),科學(xué)儀器方面的電磁信號檢測儀,超導(dǎo)磁懸浮列車、新式的超導(dǎo)船舶推進(jìn)系統(tǒng)和超導(dǎo)電機(jī)等。如果擴(kuò)大規(guī)模運(yùn)用于實(shí)際,那么就要提高超導(dǎo)體的臨界溫度(Tc)、臨界電流(Jc)以及臨界磁場(Hc2)性能等。實(shí)踐已經(jīng)證明改善超導(dǎo)性能的方法有很多中,如摻雜元素、引入第二相粒子、改進(jìn)制備方法等。通常情況,C u位被替代一般會(huì)降低樣品的轉(zhuǎn)變溫度,但是這些替

2、代Cu位的離子相當(dāng)于在C u位引入了缺陷,它可能起著扮演釘扎中心的重要作用。而超導(dǎo)材料性能的改變與CuO2面上的載流子密度的變化密切相關(guān)。又鑒于理論上引入與YBCO超導(dǎo)體相干長度相近的納米級粒子可能形成更多有效的磁通釘扎中心,使得超導(dǎo)體性能提高。最近,Hari Babu等人報(bào)道已經(jīng)成功的在RE123單晶中引入了新型的納米級第二相粒子RE2Ba4CuMOy(RE-2411;M= Nb, U, Ta, Mo, W, Ru, Zr, Bi,

3、Ag, etc)提高了超導(dǎo)塊材的臨界電流密度,而且其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,在熔融的液相中不會(huì)成熟長大,而且?guī)缀醪挥绊憠K體的轉(zhuǎn)變溫度。所以本論文探索用Mo替代Cu位、同時(shí)也添加Y2Ba4CuMoOy研究體共同摻雜對YBCO超導(dǎo)性能的影響。主要工作內(nèi)容為:
　　1.首先采用固相燒結(jié)法,通過四次手工研磨和三次燒結(jié)制備了YBCO超導(dǎo)體和Y2Ba4CuMoOy初始粉體,其燒結(jié)溫度分別為和9200C和10400C,每次燒結(jié)的保溫時(shí)間均為24小時(shí)。

4、
　　2.用以上同樣的燒結(jié)條件制備了不同含量的Y2Ba4CuMoOy和Mo替代Cu位摻雜YBCO的塊材,同時(shí)對該類超導(dǎo)材料進(jìn)行了XRD的分析和臨界轉(zhuǎn)變溫度的測量,發(fā)現(xiàn)該系列樣品隨著摻雜量的增加,樣品的晶體結(jié)構(gòu)有從正交相向四方相轉(zhuǎn)變,正常態(tài)有從金屬性行為轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體行為的趨勢,特別是高濃度的摻雜在低溫區(qū)域比較明顯。當(dāng)摻雜量0.00￡x￡0.03之間時(shí),電阻對溫度的曲線是一次超導(dǎo)轉(zhuǎn)變,然而當(dāng)樣品的摻雜量在0.04￡x￡0.07之間時(shí),電

5、阻對溫度的曲線出現(xiàn)了二次超導(dǎo)轉(zhuǎn)變,而且還有個(gè)較長的臺階。隨著摻雜量的增多,樣品的電阻轉(zhuǎn)變溫度都是降低的,而且轉(zhuǎn)變寬度是相當(dāng)?shù)膶挕．?dāng) x=0.08時(shí),樣品失去了超導(dǎo)電性。
　　3.結(jié)合XRD分析,初步判定二次超導(dǎo)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是非超導(dǎo)相Mo2411粒子摻雜到一定比例時(shí)將 Y123相晶粒隔開,使整個(gè)樣品并沒有形成連通的電流網(wǎng)絡(luò),也就是說Mo2411粒子的含量決定著Y123相晶粒間的連接狀態(tài)。當(dāng)然這也有可能是Mo替代Cu位或者是二者