更快、更高、更强——2001年的超导研究

 在2001年,全世界的科技工作者为量子论诞生100周年和诺贝尔奖颁发100周年举行了一系列庆祝活动。在《科学美国人》杂志的一篇纪念文章中,作者列举了33项展示量子论神奇力量的重大发现,这其中有8项与超流-凝聚有关。它们是1911年超导电性的发现,1924年玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的预言,1938年超流的发现,1957年BCS超导理论的提出,1973年核磁共振成像用于医疗诊断,1980和1982年整数和分数量子霍尔效应的发现,1986年铜氧化物高温超导体的发现和1995年BEC的实现。     

RE2CuO4的热力学稳定性（RE=La,Nd,Sm,Eu）

构筑了ＭｇＯ部分稳定的ＺｒＯ２基固体电解质电化学电池测量ＥＡＦ的实验装置，测定了Ｓｍ２ＣｕＯ４的标准Ｇｉｂｂｓ生成自由能。结果表明化合物ＲＥ２ＣｕＯ２３（ＲＥ＝Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ）随着镧系元素离子半径减小，热力学稳定性下降，并用晶体场理论解释了这一规律。     

Ba-K-Bi-O超导体熔盐阳极电结晶研究

用ＸＰＳ和ＸＲＤ表征了Ｂａ－Ｋ－Ｂｉ－Ｏ超导体熔盐电结晶的阳极和阴 极产物，用ＳＥＭ分析了Ｂａ－Ｋ－Ｂｉ－Ｏ单生长形态。结果表明，阳极产物是Ｂａ－Ｋ－Ｂｉ－Ｏ超导体单晶，以台阶式方式生长。－Ｋ－Ｂ－     

用熔融织构生长法(MTG)制备YBCO超导体的临界电流密度以及微观结构

用熔融织构生长法(Melt-Textured-Growth)制备出具有高临界电流密度的YBa_2Cu_3O_y超导材料·片状的YBCO粉末烧结体被快速加热到包晶转变温度以上,慢速冷却通过包晶转变点,制成一种高密度层状结构的类单晶超导体。这种超导体具有很强的定向结晶组织和很强的晶粒间的连接。采用持续的直流电四引线法在77K温度下,测量了样品的临界电流密度J_c与外磁场H的关系。在2T场强下,J_c达到了23800A/cm~2。扫描电镜和高压电镜的观察表明,样品中除了有弥散的Y_2BaCuO_y和CuO非超导相颗粒外,还存在着大量的孪晶、位错、位错环以及堆垛层错等品格缺陷。这些缺陷对提高磁场下的J_c起着重要的作用,其中有些缺陷本身就是磁通钉扎中心。     

浅析电子型掺杂铜氧化物超导体的退火过程

铜氧化物高温超导体的发现, 打破了基于电声子相互作用BCS理论所预言的超导转变温度极限, 掀开了高温超导材料探索和高温超导机理研究的序幕. 根据掺杂类型的不同, 铜氧化物超导材料可以分为空穴型掺杂和电子型掺杂两类. 受限于样品, 对电子型掺杂铜氧化物的研究工作远少于空穴型掺杂体系. 本文简要回顾有关电子型掺杂铜氧化物超导体近期研究成果, 通过对比电子型掺杂和空穴型掺杂铜氧化物的相图来阐明电子型掺杂铜氧化物的研究对探索高温超导机理的必要性, 并特别针对电子型掺杂样品制备中的关键因素“退火过程”展开讨论. 结合课题组最新实验结果和相关实验报道我们发现电子型掺杂铜氧化物超导体在制备过程中除受到温度和氧分压的影响外, 退火效果还受到界面应力的强烈调制. 在综合考虑样品生长过程中温度、气氛及应力等多种因素的基础上, 探讨了“保护退火”方法导致电子型体系化学掺杂相图变化的起因.     

在La2CuO4+y中超导与长程非公度磁有序的共存

铜氧化物超导体的相图具有如下共同特征:未掺杂或很低掺杂浓度对应反铁磁区;最佳掺杂及欠掺杂的低温相是超导区;当掺杂浓度介于上述二者之间时,材料既不超导也不具有反铁磁长程序.一般认为,超导与长程磁有序不能共存.     

名义组分为Y_6Ba_(11)Cu_(16)O_x的纳米超导材料

采用柠檬酸盐热分解法制备了名义组分为Y6Ba11Cu16Ox的纳米超导材料。利用XRD对其粉体进行物相表征,发现其相是Y123和Y211的混合相,并测得两者之间的摩尔比为1∶0.14,同时把其XRD图谱与Y1Ba2Cu3O7-x的XRD图谱进行了对照分析。利用标准的四端引线法对其块体进行R-T分析,测出其起始转变温度Tonset=86.0K,转变宽度△Tc=6.7K,并表现出良好的超导电性,也相应地把其与Y1Ba2Cu3O7-x进行了对比。根据Scherrer公式计算得到样品的平均晶粒尺寸约为67.1nm。文中也分析了所制材料为混合物的原因。     

富Ca富Cu的Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O超导电性

采用普通固态反应法制备了名义组分为Bi_2.0-xPb_xSr_1.9Ca_2.2Cu_3.3O_y超导体,并系统研究了样品的X射线衍射谱。结果表明:富Ca富Cu加速了2223相形成,拓宽了Bi系的单相化烧结温区,并获得了品质优良的110K单相多晶样品;低温退火有助于提高样品的单相化程度。 关键词：     

我国凝聚态物理学进展概况

 记得杨振宁先生曾在中国第三届吴健雄物理奖大会上说过:“物理学在二十世纪最后的这些年,发展的方向非常之多。……非常高兴的是刚才黄昆念的六个初选的工作题目,都是凝聚态物理方向的,这是非常正确的方向。我个人认为,凝聚态物理是以后十年、二十年物理里头最有发展的方向。”“这么多的中国年轻人,走到凝聚态物理的方向,表示这个方向是很正确的”。 现代物理学发展的历史,也证实了杨振宁的看法。大家知道,物理学的研究一直是从处理简单系统的规律入手,如牛顿力学、麦克斯韦的电动力学都是如此。不过,诚如冯端在一篇题为《21世纪的凝聚态物理学》文章所言,在经典物理学中物的成分较小,理的成分较大。但自从量子力学和统计物理的发展使人们掌握了认识物质世界的钥匙后,物理学中物的成分与理的成分相互平衡,平分秋色。随后是粒子物理与凝聚态物理分道扬镳,前者探索更微观领域内简单系统的基本规律,而后者则面向复杂的物质世界。     

高Tc氧化物超导体的性参数的研究

在高Ｔｃ氧化物超导体的研究中，引入分子平均电负性ＸＭＯ、单位氧原子上阳离子加合电离势∑ＩＭ和原子部分电荷δ０及δＭ的计算方法，并对ＹＢＣＯ、ＹＢＳＣＯ、ＢＩＳＣＣＯ、ＴＬＢＣＣＯ、ＴＩＲＥＣＣＯ、ＴＩＲＥＳＣＣＯ及ＲＥＢＣＯ等系列的Ｔｃ变化规律，进行了研究。