高Tc超導(dǎo)體Y系和Bi系的磁通釘扎研究.pdf

1、自從1986年首次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料(即高Tc超導(dǎo)材料)，就掀起了強有力的超導(dǎo)浪潮。經(jīng)過20多年的發(fā)展，各種新型超導(dǎo)材料相繼問世。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度也在一直提高，現(xiàn)在高溫超導(dǎo)材料已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。目前，在強電領(lǐng)域獲得實際應(yīng)用的高溫超導(dǎo)材料是Y系和Bi系。由于高溫超導(dǎo)材料相干長度小，而穿透深度很大，使得大的晶體缺陷成為弱連接。高溫超導(dǎo)相干長度小，存在小的釘扎能，導(dǎo)致了磁通蠕動。實驗證明：高溫超導(dǎo)材料中存在弱連接和磁通蠕動，將嚴重影響超導(dǎo)材料的臨

2、界電流密度。
　　 在實際應(yīng)用中，超導(dǎo)材料需要很大的臨界電流密度。特別在外加磁場下，臨界電流密度與超導(dǎo)材料的磁通釘扎性質(zhì)密切相關(guān)。因此，磁通釘扎一直是高溫超導(dǎo)體研究中的一個重要領(lǐng)域。高溫超導(dǎo)材料要得到廣泛的應(yīng)用，必須保證有高臨界電流。磁通釘扎是決定臨界電流的一個很重要的因素。本文主要研究在強電領(lǐng)域獲得實際應(yīng)用的高溫超導(dǎo)材料Y系和Bi系的磁通釘扎。
　　 本文的研究工作主要分為兩個部分。
　　 第一部分是關(guān)于Y系的

3、磁通釘扎的研究。對于Y系，我們通過在超導(dǎo)材料YBa2Cu3O7中摻雜少量Y2BaCuO5來提高臨界電流，本文主要總結(jié)了Martinez等研究摻雜的YBa2Cu3O7在不同區(qū)域不同條件(溫度，磁場強度)的臨界電流性質(zhì)，并概括了外磁場下YBa2Cu3O7-Y2BaCuO5的磁相圖。
　　 為了更好解釋高溫超導(dǎo)體的一些特性，近來單一的磁通蠕動模型已經(jīng)被應(yīng)用于分析超導(dǎo)晶體Bi2Sr2CaCu2O8和YBa2Cu3O7薄膜。根據(jù)磁通蠕動模

4、型和實驗測量Y系所得數(shù)據(jù)，B.Martinez等建立了磁通釘扎力與磁場強度近似關(guān)系式?；谶@些近似關(guān)系式，我們建立了完整的函數(shù)關(guān)系，并且對Y系的中間溫度區(qū)域(20K≤T≤50K)進行了擬合研究，發(fā)現(xiàn)擬合結(jié)果與實驗結(jié)果存在一定誤差，最后對這一誤差產(chǎn)生的原因進行了分析和解釋。
　　 Y系復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在不同區(qū)域內(nèi)有不同的釘扎中心存在，在這個區(qū)域內(nèi)可能是單一的或是多種釘扎起作用。我們利用Hughes總結(jié)的釘扎力密度FP的標度改進函

5、數(shù)，通過曲線擬合的方法對Y系在高溫區(qū)域的磁通釘扎進行了研究。所得結(jié)論與參考文獻比較一致。
　　 第二部分是關(guān)于Bi系的磁通釘扎的研究。Bi系廣泛應(yīng)用的主要是有兩種Bi-2212和Bi-2223。由于Bi-2223相一般不容易制備出比較純的單相，這里我們就不做討論。通過對高溫超導(dǎo)磁通釘扎力的分析，得到了超導(dǎo)體中有不同的釘扎中心存在的結(jié)論。我們利用單晶的基本釘扎力密度標度建立一個簡化且有物理意義的新標度函數(shù)，結(jié)合文獻給出的實驗數(shù)據(jù)，