光學(xué)浮區(qū)法制備新型高溫超導(dǎo)單晶.pdf

1、對(duì)于高Tc銅氧化物超導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，空穴載流子濃度對(duì)正常和超導(dǎo)態(tài)性質(zhì)有著非常重要的作用，理解超導(dǎo)與載流子濃度之間的關(guān)系是闡述超導(dǎo)機(jī)理非常重要的一步。大量研究致力于闡述超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc與二維Cu-O面上氧含量也就是空穴載流子濃度的關(guān)系。在Bi-2212系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變載流子濃度，Tc可以在很大的范圍內(nèi)變化。對(duì)于Bi-2212體系來(lái)說(shuō)，控制載流子濃度可以通過(guò)離子摻雜和氣氛退火改變氧含量及分布來(lái)實(shí)現(xiàn)。Bi系的載流子是空穴并且CuO2面的空穴載流

2、子濃度決定晶體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度Tc，而空穴載流子濃度決定于氧含量，因?yàn)槊總€(gè)多余的氧原子會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)空穴。
　　大量的實(shí)驗(yàn)表明，Bi-2212單晶的氧含量和分布對(duì)其超導(dǎo)性質(zhì)有非常大的影響。論文目的是通過(guò)光學(xué)浮區(qū)法制備高質(zhì)量的Bi-2212單晶，光學(xué)浮區(qū)法作為一種單晶制備的方法，可以制備大塊高質(zhì)量的Bi-2212單晶。然后將解理的單晶進(jìn)行退火處理，分為空氣中不同溫度下的退火和相同溫度下不同氧壓下的退火。研究退火對(duì)單晶氧含量的影響，由此分析

3、退火對(duì)Bi-2212單晶結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性質(zhì)的影響。
　　首先，將Bi-2212單晶在空氣中不同溫度下退火，退火溫度分別為300℃、400℃、450℃、500℃和600℃。對(duì)所有的退火樣品利用XRD、SEM、和電磁輸運(yùn)（ρ-T和M-T）進(jìn)行物性測(cè)量。XRD結(jié)果表明單晶為正交晶格結(jié)構(gòu)，隨著退火溫度的增加單晶c軸的值減小，也就是氧含量增加。而ρ-T和M-T數(shù)據(jù)結(jié)果表明，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc隨著退火溫度增加而減小。這個(gè)結(jié)果表明退火溫度對(duì)單晶的氧含

4、量有影響，使得單晶的c軸參數(shù)和超導(dǎo)溫度Tc都發(fā)生改變。
　　然后，將Bi-2212單晶在450℃進(jìn)行不同氧壓下的退火，退火氧壓分別為10bar和100 bar。對(duì)退火后的單晶樣品利用XRD、SEM和電磁輸運(yùn)（ρ-T和M-T）進(jìn)行物性測(cè)量。結(jié)果表明高氧壓退火得到過(guò)摻雜單晶，單晶的Tc隨著退火氧壓的增加而減小，退火氧壓在很大程度上影響了樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度Tc。而XRD數(shù)據(jù)的結(jié)果表明單晶的c軸晶格參數(shù)隨著退火氧壓的增加而變小。Tc和c軸