1、摻雜對(duì)Y Ba Cu O 的超導(dǎo)電性及其晶格結(jié)構(gòu)的影響論文摘要：本文采用固相反響法成功制備出一系列 Y 與Y 的摩爾比為 1 : x ( x= 0、0.14、0.27、0.3、0.35、0.4、0.45、0.47、0.5、0.8、1.18 ) 的樣品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：在 0.35 x 0.5 范圍內(nèi)，Y 的起始轉(zhuǎn)變溫度 T 、臨界轉(zhuǎn)變溫度 T 以及轉(zhuǎn)變寬度 T 都在x = 0.47 出現(xiàn)了拐點(diǎn)，這說明了 x = 0.47 為最正確摻雜比例，同時(shí)本文也分析了Y 的晶格結(jié)構(gòu)與其超導(dǎo)電性之間存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。論文關(guān)鍵詞：高溫超導(dǎo)材料,摻雜,超導(dǎo)電性Tel:+86;Email:luyanzhong2021

2、163 .引言YBaCuO是高溫氧化物超導(dǎo)材料體系中最具代表性的材料之一，它在應(yīng)用領(lǐng)域和高溫超導(dǎo)機(jī)理研究方面都具有舉足輕重的作用。為了推動(dòng)高溫超導(dǎo)體在強(qiáng)電應(yīng)用領(lǐng)域和強(qiáng)磁場(chǎng)范圍內(nèi)的實(shí)用化進(jìn)程，必須向高溫超導(dǎo)體中引入強(qiáng)的磁通釘扎中心，克服因弱的磁通釘扎而導(dǎo)致熱激活磁通蠕動(dòng)或磁通流變，以此來改善高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎能力，從而提高其磁場(chǎng)下的臨界電流密度J。實(shí)踐證明，摻雜是引進(jìn)有效磁通釘扎中心最有效的方法，而摻雜方法主要有元素替代(或摻雜)和化合物摻雜。元素替代(或摻雜)在超導(dǎo)體中引入各種缺陷或雜質(zhì)，形成釘扎中心，提高超導(dǎo)體臨界電流密度J性能，但也降低了其臨界轉(zhuǎn)變溫度T。化合物的摻雜因其可在不明顯影響高

3、溫超導(dǎo)體臨界轉(zhuǎn)變溫度T的情況下，明顯地提高其臨界電流密度J值而受到人們的青睞。Murakami等人首先報(bào)道用QMG和MPMG方法制備的Y織構(gòu)樣品中，殘留的Y顆粒可能作為強(qiáng)的磁通釘扎中心，提高織構(gòu)化的Y超導(dǎo)體的J值。Wang等人認(rèn)為伴隨Y相產(chǎn)生的幾何尺度與高溫超導(dǎo)體的相干長度相當(dāng)?shù)膶渝e(cuò)、位錯(cuò)圈、孿晶面、貧氧區(qū)等可能作為磁通釘扎中心,提高YBCO超導(dǎo)體的J值。Lee等人用LPP方法制備的織構(gòu)化的Y樣品含有不同的Y粒子，對(duì)臨界電流密度J有不同程度的改善。文獻(xiàn)報(bào)道，摻雜不同體積超細(xì)的Y相對(duì)磁通釘扎起主要作用。當(dāng)Y相彌散分布，粒度與相干長度相當(dāng)時(shí)，對(duì)磁通束具有強(qiáng)的釘扎作用。高溫超導(dǎo)體YBaCuO被發(fā)現(xiàn)以

4、來，人們大多側(cè)重于探究在Y中摻雜Y，其臨界電流密度J的變化規(guī)律及其原因，而對(duì)于在Y中摻雜Y，其超導(dǎo)電性的變化規(guī)律以及結(jié)構(gòu)變化與超導(dǎo)電性之間所存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)等問題卻報(bào)道不多。由于高溫氧化物超導(dǎo)材料YBaCuO作為一種缺陷型的陶瓷材料，其特性很強(qiáng)地取決于它的晶格結(jié)構(gòu)和電子行為。因此本文對(duì)Y中摻雜Y進(jìn)行了比擬全面系統(tǒng)的研究，主要探究了由于Y的摻雜，Y的起始轉(zhuǎn)變溫度T、臨界轉(zhuǎn)變溫度T以及轉(zhuǎn)變寬度T的變化規(guī)律，同時(shí)我們也分析了Y晶格結(jié)構(gòu)與其超導(dǎo)電性之間存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，另外我們也找出了Y的最正確摻雜比例。2實(shí)驗(yàn)21YBCO單相先驅(qū)物的制備211YBaCuO單相先驅(qū)物的制備用分析純YO、BaCO、CuO粉末

5、按Y:Ba:Cu=1:2:3的原子摩爾比精確稱量配比，經(jīng)充分研磨后在920空氣氣氛中預(yù)燒24h，自然冷卻至室溫。為使其反響充分，將所得粉體再次充分研磨、壓片后，在空氣環(huán)境中高溫預(yù)燒24h后退火至400，并在400持續(xù)通氧20h，然后自然冷卻至室溫。經(jīng)以上實(shí)驗(yàn)過程我們制成了較純的YBaCuO相黑色粉末。212YBaCuO單相先驅(qū)物的制備用分析純YO、BaCO、CuO粉末按Y:Ba:Cu=2:1:1的原子摩爾比精確稱量配比，經(jīng)充分研磨后在960空氣氣氛中預(yù)燒24h，自然冷卻至室溫。為使其反響充分，將所得粉體再次充分研磨、壓片后，在空氣環(huán)境中高溫預(yù)燒20h后退火至450，并在450持續(xù)通氧24h，然

6、后自然冷卻至室溫。經(jīng)以上實(shí)驗(yàn)過程我們制成了較純的YBaCuO相綠色粉末。22系列樣品的制備將以上制備的Y粉末與Y粉末分別按照1:x(x=0、0.14、0.27、0.3、0.35、0.4、0.45、0.47、0.5、0.8、1.18)的原子摩爾比精確稱量，經(jīng)充分研磨后在960空氣氣氛中預(yù)燒24h，自然冷卻至室溫。為使其充分反響，將所得粉體再次充分研磨、壓片后，再在960空氣環(huán)境中高溫預(yù)燒10h后退火至400，并在400持續(xù)通氧20h，然后自然冷卻至室溫，這樣就制成了一系列我們所需的實(shí)驗(yàn)樣品。23晶格結(jié)構(gòu)分析及其超導(dǎo)電性的測(cè)試采用日本理學(xué)公司產(chǎn)D/Max-2400型粉末X-射線衍射儀來對(duì)樣品的晶格

7、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。測(cè)定條件：CuK靶，管壓為40kV，管流為100mA，2角度范圍在2080。采用標(biāo)準(zhǔn)的四端引線法來測(cè)量樣品的超導(dǎo)電性。3結(jié)果與討論3.1Y摻雜對(duì)Y超導(dǎo)電性的影響分析由圖1、圖2和圖3為Y的起始轉(zhuǎn)變溫度T、臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc和轉(zhuǎn)變寬度Tc隨Y摻雜量x的變化關(guān)系圖圖1Y的起始轉(zhuǎn)變溫度T隨Y摻雜量x的變化關(guān)系圖2Y的臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc隨Y摻雜量x的變化關(guān)系圖3Y的轉(zhuǎn)變寬度Tc隨Y摻雜量x的變化關(guān)系圖4Y隨Y摻雜量x變化的X射線衍射圖圖4為Y隨Y摻雜量x變化的X射線衍射圖譜。從圖4可以看出：在x0.47時(shí)，其X射線衍射圖譜的雜峰變的越來越多，我們分析可能是由于Y摻雜過量的緣故，在2=29.7

8、40、30.480和31.500三個(gè)位置的峰 c () V( ) (g/cm ) 0 3.8247 3.8869 11.6922 173.81 6.3573 0.14 3.8224 3.8949 11.6905 174.05 6.3561 0.27 3.8277 3.8946 11.7003 174.42 6.3425 0.3 3.8204 3.8803 11.6824 173.18 6.3917 0.35 3.8250 3.8888 11.6904 173.89 6.3617 0.4 3.8313 3.8797 11.6990 173.90 6.3615 0.45 3.8201 3.8868

9、 11.6867 173.52 6.3752 0.47 3.8290 3.8926 11.7342 174.90 6.3252 0.5 3.8178 3.8854 11.6772 173.22 6.3864 0.8 3.8104 3.8851 11.6548 172.54 6.4117 1.18 3.8242 3.8956 11.7070 174.41 6.3416 4結(jié)論本文采用固相反響法成功制備出了一系列Y與Y的摩爾比為1:x(x=0、0.14、0.27、0.3、0.35、0.4、0.45、0.47、0.5、0.8、1.18)的樣品。用標(biāo)準(zhǔn)的四端引線法對(duì)樣品的超導(dǎo)電性進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果說

10、明：在0.35x0.5范圍內(nèi)，Y的起始轉(zhuǎn)變溫度T、臨界轉(zhuǎn)變溫度T以及轉(zhuǎn)變寬度T都在x=0.47出現(xiàn)了拐點(diǎn)，那么說明x=0.47(即Y中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.68)為最正確摻雜比例；同時(shí)本文也采用了X-射線衍射儀對(duì)樣品的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，測(cè)量結(jié)果也充分驗(yàn)證了上述結(jié)論，同時(shí)也充分說明Y的晶格結(jié)構(gòu)與其超導(dǎo)電性之間存在著一種內(nèi)在的必然關(guān)聯(lián)。致謝：感謝甘肅省高等學(xué)校根本科研業(yè)務(wù)費(fèi)工程2021年-2021年資助。參考文獻(xiàn)1 C.Leblond-Harnois, I.Monot-Laffez and G.Desgardin, Physica C, 340(2000), 299-307.2 C.Leblond

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