赝能隙导致的YBa2(Cu1－xMx)3O7-δ(M=Co,Zn)薄膜的输运性质异常

报道了两类典型元素替代的超导Y123相体系-YBa2(Cu1-xCox)3O7-δ(x=001,002)和YBa2(Cu1-yZny)3O7-δ(y=0005,0010)薄膜的电阻率温度特性(ρ(T))和Hall效应(RH(T)).研究表明,Co掺杂的Y123相体系十分类似于氧欠掺杂的情况,对Co掺杂的薄膜样品,由电阻率温度特性定义的赝能隙打开的温度T分别为193和225K.而Zn掺杂的样品没有观察到赝能隙打开对电阻率温度特性的影响.由Hall效应的测量和Hall角(cotθH)定义了另一个特征温度T0, 关键词： 赝能隙 Y123相 Hall效应     

赝能隙导致的YBa2(Cu1-xMx)3O7-δ(M=Co,Zn)薄膜的输运性质异常

报道了两类典型元素替代的超导Y123相体系-YBa2(Cu1-xCox)3O7-δ(x=0.01,0.02)和YBa2(Cu1-yZny)3O7-δ(y=0.005,0.010)薄膜的电阻率-温度特性(ρ(T))和Hall效应(RH (T)).研究表明,Co掺杂的Y123相体系十分类似于氧欠掺杂的情况,对Co掺杂的薄膜样品,由电阻率-温度特性定义的赝能隙打开的温度T*分别为193和225K.而Zn掺杂的样品没有观察到赝能隙打开对电阻率-温度特性的影响.由Hall效应的测量和Hall角(cotθH)定义了另一个特征温度T 0,介于Tc与T*之间,这一特征温度与核磁共振(NMR)给出的赝能隙打开温度相近,说明可能源于电子自旋自由度上的能隙打开.在室温到Tc范围内,电阻率-温度特性和Hall效应分别定义了两类不同的转变温度(T*和T 0),可能分别源于电子电荷和自旋通道上的赝能隙的打开,预示着电荷和自旋自由度分别进入某种基态.     

Co掺杂的YBa2Cu2O6+δ的氧非计量和氧渗透性能研究

研究钴离子部分取代铜离子对YBa2 Cu3 O6+δ的氧非计量值δ和氧渗透率的影响 .对于钴替代的样品 ,氧非计量的绝对值变大 ,且其数值不再随温度和氧分压的变化发生显著变化 .YBa2 Cu2 CoO6+δ样品在中、高温具有可观的氧渗透率 .对于厚度为 1.2mm的致密YBa2 Cu2 CoO6+δ样品 ,在 85 0℃时 ,只要在样品两端施加较小的氧分压差(PO2 =2 1.2kPa、PO2 =10 1Pa) ,其氧渗透率即可达 5 7μmol/cm2 s,明显高于YBa2 Cu3 O6+δ的氧渗透率 (31μmol/cm2s) .YBa2 Cu2 CoO6+δ的高氧渗透率在结构上可被归结为位于晶胞基面上的氧离子和氧空位的均匀分布     

Y(Ba_(1-x)Gd_x)_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

多晶样品Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ(YBGCO)(x=0.0,0.02,0.03,0.05,0.08,0.10)是由标准固相反应法制备获得。XRD的Rietveld精修显示,Gd成功地部分替代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)晶胞中的Ba位。实验结果表明,对于某一固定磁场Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ的临界电流密度(Jc)在x=0.05有最大值。此外,尽管YBGCO的超导温度(Tc)明显地单调下降,但微量的Gd掺杂导致磁场中YBGCO的Jc的提高。Jc随着Gd掺杂量不同而变化的特征行为可以认为,是由Gd掺杂引起的两种不同的效果竞争共同作用造成的,即纳米尺度范围内空间分布不均匀性和超导性的变化。     

脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

Co掺杂对YBa_2Cu_3O_(7-δ)电阻率与塞贝克系数的影响

用固态反应法制备了YBa2Cu3-xCoxO7-δ(x=0.0,0.1,0.2,0.5)样品,研究了Co掺杂对YBa2Cu3O7-δ高温区的电阻率和塞贝克系数的影响。随着Co含量的增加,样品的电阻率和塞贝克系数逐渐增大,从金属性导电转变为p型半导体导电。x=0.2和0.5样品的电导活化能在500K处发生突变,高温区的活化能大于低温区的活化能。通过塞贝克系数与温度的关系,计算出x=0.2和0.5样品的费米能级分别为0.02和0.12 eV。当温度高于650-700K时,氧脱附显著影响样品的电输运性质,导致电阻率和塞贝克系数随温度增加而增大。     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0.2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0.5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系.利用最近Zhang et al. [Phys. Rev. B 71(2005), 052502 ]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论.     

Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度的影响

研究了高温氧化物超导体Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度及超导转变温区的影响。Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ样品是按相等摩尔数的Gd与Y元素配比,采用传统的固相反应法烧结而成的多晶块材。实验结果显示:Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ烧结样品与YBa2Cu3O7-δ烧结样品均具有很好的单相性,在一定的通氧条件下其超导临界转变温度TC与超导初始转变温度TCO值相对YBa2Cu3O7-δ烧结样品有提高。文中对此结果进行了讨论。     

锶镁掺杂钡位对Y-123超导性能和晶体结构的影响比较

采用四引线法对掺杂样品YBa2-xMgxCu3O7-δ和YBa2-xSrxCu3O7-δ(x=0.0～0.2)的超导电性能进行了系统测量,发现随着镁和锶掺杂量的增加,样品的超导转变温度总体呈明显降低趋势.同时利用XRD对系列样品YBa2-xMgxCu3O7-δ和YBa2-xSrxCu3O7-δ的晶体结构进行研究,发现随着掺杂量的增加,样品的晶体结构由正交相向四方相转变.初步分析了钡位镁和锶掺杂所引起的晶体结构变化对超导电性的影响.该研究结果为高温超导机理的进一步研究提供了实验资料.     

Cu位La、 Gd掺杂YBa2Cu3O7-δ结构和磁通钉扎的比较

多晶样品YBa2Cu3-xLaxO7-δ(0≤x≤0.15)和YBa2Cu3-xGdxO7-δ(0≤x≤0.15)通过固相反应法制备得来.通过结构参数分析,我们发现La首先替代Cu(1)位,然后开始部分替代Ba,而Gd开始替代Cu(2)位然后替代Cu(1)位.YBa2Cu3-xLaxO7-δ和YBa2Cu3-xGdxO...     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0．2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0．5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系．利用最近Zhang et al.[Phys．Rev．B71（2005），052502]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论．     

Co掺杂对YBa2Cu3O7-δ微观结构及透氧性能的影响

利用XRD、TG和标准四电极法研究了YBa2Cu3-xCoxO7-δ(x=0~0.5)混合导体的结构和性能,稳态法考察了Co掺杂量对膜材料透氧性能的影响。实验表明当x<0.05时,Co掺杂可以提高透氧量,在x=0.05时达到最大值(940℃,厚1.4mm的膜材料透氧量为0.53ml/min.cm2)。当x>0.05透氧量开始减小,当x>0.01后,透氧量下降到比未掺杂的YBa2Cu3O7-δ还要小。从晶格结构与Co掺杂量的关系及Co-O键能与Cu-O键能的差别对透氧量随Co掺杂量的变化进行了讨论。     

用XRD和ACS测量研究Y_(1-x)Eu_xBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的应力钉扎机制

利用X射线衍射 (XRD)和交流磁化率 (ACχ)方法系统地研究了Y1-xEuxBa2 Cu3O7-δ(x=0 .0～ 1.0 )超导体 ,研究发现Eu掺杂替代了Y晶位后引起了晶格失配 .这种晶格失配与电流密度有密切的联系 .对于不同掺杂成分样品 ,X射线衍射线形分析表明 ( 0 0 6)及 ( 0 0 7)衍射峰型随掺杂量变化 ,掺杂浓度在 30 %和 70 %附近时 ,半高宽 (FWHM)出现极大值 ,表明此时样品的晶格失配最大 .与此相对应 ,电流密度Js 也在此掺杂浓度范围内达到极大值 .我们在晶格失配应力场的钉扎模型下对实验现象进行了讨论 ,认为Y1-xEuxBa2 Cu3O7-δ超导体中由元素替代引起的晶格失配应力场是有效的钉扎中心 .     

Y123体系化学压强效应的63,65Cu核四极共振研究

我们研究了室温下系列Sr掺杂的Y(Ba1-xSrx)2Cu3O7-δ陶瓷样品的63,65Cu核四极共振谱.在YBa2Cu3O7-δ(Y123)中Sr2+的替代会在体系中产生化学压强效应,这种化学压强导致了CuO2平面的Cu(2)核四极共振信号向高频移动,而CuOx链层的Cu(1)核四极共振信号向低频移动.随着Sr2+掺杂的增加,Cu(2)和Cu(1)的核四极共振峰的峰宽都明显地变宽,同时还观察到一个新的Cu核四极共振峰.最后,我们给出了化学压强对超导转变温度的抑制的一些讨论,认为它与CuOx链层氧原子的部分无序导致的载流子非均匀分布或局域化有关.     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

锶掺杂钡位对YBCO晶体结构和超导电性的影响

利用XRD对系列样品YBa2-xSrxCu3O7-δ的(x=0~0.2)晶体结构进行研究,给出了体系相结构的掺杂效应,结果发现,随着掺杂量的增加,样品的晶体结构由正交相向四方相转变.同时采用四引线法对掺杂样品YBa2-xSrxCu3O7-δ的超导电性能进行了系统测量,发现随着锶掺杂量的增加,样品的超导转变温度总体呈明显降低趋势,并初步分析了钡位锶掺杂所引起的晶体结构变化对超导电性的影响.     

Y_2O_3和BaCeO_3掺杂对YBa_2Cu_3O_(7-δ)多晶结构和超性质的影响（英文）

本文采用固相反应方法制备了一系列YBa2Cu3O7-δ(Y123)+0.25molY2O3+x wt%BaCeO3(x=0.0,2.0,5.0,10.0and 20.0)多晶样品,通过X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对Y2O3和BaCeO3的参杂的样品微观结构和超导转变温度进行系统的测量,发现Y2O3参杂到YBCO样品表面有球形或椭球形Y2Ba1Cu1O7-δ(Y211)粒子形成.依据SEM,XRD和电阻率测量,随着BaCeO3参杂量的增加,我们观察到样品的形貌变得越来越不均匀,所有样品的晶体结构有从正交相向四方相转变的趋势,超导转变温度呈金属状态到半导体状态转变的趋势,并伴有三步转变过程;同时也观察到了超导转变温度降低且转变宽度增加的现象,这些结果可以用氧分布的变化和缺陷的变化及氧缺陷来解释.     

Eu替代浓度对Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ体系电子结构和超导电性的影响

利用正电子湮没和X-射线衍射技术,对Eu替代Y位的Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0)超导体系进行了系统研究,分析了体系的电子结构和正电子寿命参数的变化特征.给出了超导转变温度Tc与Eu替代浓度x之关联.结果表明:所有Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ样品均保持与YBa2Cu3O7-δ(Y-123)样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命τm随Eu替代浓度x的增加而增加,反映了Eu替代Y位引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布及Cu-O面的层间耦合.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)对氧的检测灵敏度和响应速度

研究了高温超导体 YBa2 Cu3O7- x块材和厚膜在温度区间 40 0℃到 85 0℃电阻率随环境氧分压的变化关系 ,初步探索了其作为氧传感器材料的可能性。并研究了 YBa2 Cu3O7- x在不同温度条件下对氧的检测灵敏度和响应速度。实验表明 YBa2 Cu3O7- x对氧有较强的选择性 ,同一温度下电阻率随氧分压的增大而减小 ,且有较快的响应速度。氧分压减小时电阻率增大 ,块材响应速度较慢 ,但是制成厚膜后可提高其响应速度     

在(100)SrTiO3上用PLD制备YBa2Cu3O7-δ/Eu2CuO4/LaNiO3三层结构

钙钛矿结构的金属氧化物LaNiO3与高温超导体YBa2Cu3O7-δ有着相近的晶格常数，并且有良好的导电性．我们在(100)SrTiO3基片上，用脉冲激光沉积法(PLD)成功的制备了单取向的LaNiO3，其表面起伏的均方根为1nm，电阻温度特性呈金属性．在此基础上，我们又原位制备了YBa2Cu3O7-δ／Eu2CuO4／LaNiO3三层结构．实验分析表明，高温超导薄膜YBa2Cu3O7-δ单一取向，临界温度在85K以上，超导转变宽度小于1．5K．这一结构对于研究高温超导体的准粒子注入和采用SIS或SINIS结构构成高温超导约瑟夫森结等方面有着重要意义．