GdBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-高溫超導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)與臨界電流密度研究.pdf

1、利用元素替代引入磁通釘扎中心是簡單有效的方法，適合于實(shí)際應(yīng)用。GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>(Gd123)超導(dǎo)體中由于Gd<'3+>替代Ba<'2+>形成的固溶體在磁場中可以作為有效的釘扎中心，從而顯示了比YBa<,2>Cu<,3>O<,7-6>超導(dǎo)體更高的捕獲場和臨界電流密度，并且Gdl23單疇塊材超導(dǎo)體的制備比YBa<,2>Cu<,3>O<,7-6>相對(duì)簡單，因此成為近代超導(dǎo)塊材應(yīng)用的主要候選者。研究Gdl23超導(dǎo)體的微

2、結(jié)構(gòu)及其超導(dǎo)性能對(duì)優(yōu)化其應(yīng)用性能有著重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)中子輻照方法可以人為的控制引入的釘扎中心的大小和密度，藉此可以研究高溫超導(dǎo)體的釘扎磁通機(jī)制。因此我們首先使用粉末熔化生長法(PMP)制備了一系列的Gd123單疇塊材超導(dǎo)體，接著研究了Gd123超導(dǎo)體單疇塊材的微結(jié)構(gòu)特性、磁通動(dòng)力學(xué)和臨界電流密度，以及中子輻照對(duì)Gd123超導(dǎo)體單疇塊材的微結(jié)構(gòu)和臨界電流密度的影響。 第一章：介紹了提高高溫超導(dǎo)體臨界電流密度的兩種主要方法，即元

3、素替代和輻照方法。重點(diǎn)介紹了REBa<,2>Cu<,3>O<,7-6>(RE=Nd，Eu，Sm，Gd)超導(dǎo)體的RE<'3+>對(duì)Ba2'替代形成的固溶體的形貌及其產(chǎn)生的特殊的磁通釘扎特點(diǎn)。另外介紹了輻照的主要反應(yīng)方式，以及輻照對(duì)高溫超導(dǎo)體的微結(jié)構(gòu)和臨界電流密度的影響。 第二章：使用PMP法制備了不同名義組份的Gd<,1+2x>Ba<,2+x>Cu<,3+x>O<,7-δ>(x=0，0.1，0.2，0.3，0.4)單疇超導(dǎo)體塊材，觀

4、察了其微結(jié)構(gòu)特性以及Gd2BaCu05(Gd211)相的添加量(即X值)對(duì)形成Gd<,1+y>Ba<,2-y>Cu<,3>O<,7-δ>固溶體的影響。塊材的晶格c軸參數(shù)隨x的增大幾乎線形下降，表明即使添加40％Gd211也沒有使樣品中Gd<'3+>對(duì)Ba<'2+>的替代達(dá)到飽和。 第三章：對(duì)不同名義組份的Gd<,1+2x>Ba<,2+x>Cu<,3+x>O<,7-δ>(x=0，0.1，0.2，0.3，0.4)單疇超導(dǎo)體塊材進(jìn)行了

5、磁測量和輸運(yùn)測量，這種塊材中存在Gd123(包含Gd<,1+y>Ba<,2-y>Cu<,3>O<,7-δ>固溶體)和Gd211相。Gd211相粒子貢獻(xiàn)于低場下的磁通釘扎，因此常在制備過程中有目的的添加一些Gd211粒子。然而Gd<'3+>對(duì)Ba<'2+>替代形成的固溶體提供了高場下的釘扎中心。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)x=0.2時(shí)Gd<,1.4>Ba<,2.2>Cu<,3.2>O7-δ>塊材具有最高的捕獲場。所有樣品臨界電流密度隨磁場變化的曲線都出現(xiàn)顯

6、著的魚尾峰，其中Gd<,1.4>Ba<,2．2>Cu<,3．2>O<,7-6>樣品具有最高的魚尾峰值場。電阻隨溫度降低的曲線出現(xiàn)了第二個(gè)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，這是由于弱超導(dǎo)性的Gd<,1+y>Ba<,2-y>Cu<,3>O<,7-δ>固溶體引起的。這些固溶體分散在Gdl23基體中，在高的磁場中貢獻(xiàn)于δT<,c>磁通釘扎，提高了高場下的臨界電流密度，因此導(dǎo)致了魚尾峰效應(yīng)。x=0．2時(shí)的樣品具有最佳的磁通釘扎特性。 第四章：觀察了中子輻照對(duì)名義

7、組份Gd<,1．4>Ba<,2.2>Cu<,3．2>O<,7-δ>和Gd<,1.8>Ba<,2．4>Cu<,3.4>O<,7-6>單疇塊材超導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)及臨界電流密度的影響。使用相同劑量的中子輻照不同Gd含量的超導(dǎo)樣品，發(fā)現(xiàn)由于Gd<,1．8>Ba<,2．4>Cu<,3．4>O<,7-δ>高的Gd含量導(dǎo)致了嚴(yán)重的中子輻照損傷及相分解，證明了中子輻照過程中Gd與中子的反應(yīng)發(fā)揮著重要的影響。輻照的Gd<,1．4>Ba<,2.2>Cu<,3．2