大尺寸YBCO超導單晶體的生長及其元素摻雜研究.pdf

1、相對于低溫超導體而言，高溫超導體具有更加優(yōu)異的性能和巨大的應用潛能，自被發(fā)現(xiàn)以來一直備受科研工作者的青睞。特別是 REBa2Cu3Oy(RE123，REBCO，其中RE包括Y，Sm，Gd，Nd等)系列超導晶體材料有著廣闊的發(fā)展前景，具有很大的研究價值。然而，高溫超導體的超導機理到目前為止仍是未解之謎，這也成為困擾著廣大科研工作者的重大難題。為了深入研究高溫超導體的超導機理，生長出高品質及元素摻雜的單晶體是必要條件。然而，傳統(tǒng)的REBCO

2、單晶體生長技術都有相應的缺陷。首先，作為最簡單的晶體生長方法—助溶劑方法，其操作簡單但對于環(huán)境的要求高且不易生長大尺寸晶體。頂部籽晶提拉法是比較先進的生長晶體的方法，但晶體生長的速度較慢，不宜進行大批量生長。因此，探索一種全新的單晶體生長技術就變得至關重要。
　　本文主要介紹了一種全新的YBCO單晶體的制備方法，并對單晶體進行了Ca元素的摻雜，獲得了如下成果：
　　1.大尺寸YBCO單晶體的制備及生長機制的研究
　　利

3、用改良的頂部籽晶熔融織構法（MMG），我們成功生長了直徑為34毫米的大尺寸YBCO單晶體。由于對傳統(tǒng)的頂部籽晶熔融織構法（TSMG）進行了改良，使得高溫熔體的性質發(fā)生了相應的變化，進而導致了晶體生長過程及生長模式的改變。
　　首先，我們澄清了薄膜籽晶熱穩(wěn)定性降低的原因，并利用加入中間前軀體的方法進行了改進。其次，我們對于液體流失嚴重的現(xiàn)象作了解釋，并通過在前驅體內添加CeO2對其進行改善。最后，對于晶體生長模式的改變及其成因作了相

4、應的闡述。
　　2. Y1-xCaxBa2Cu3Oy單晶體的制備及生長機制的研究
　　Ca元素摻雜的YBCO單晶體對于高溫超導體的物性研究具有極為重要的作用。基于此，我們利用MMG方法成功制備了直徑為16mm的Y1-xCaxBa2Cu3Oy單晶體。由于碳酸鈣的加入使得生長過程中液體的性質發(fā)生了很大的變化，導致了液體流失現(xiàn)象的發(fā)生，進一步導致了晶體生長困難及包裹于晶體里的Y211含量增加。我們通過添加底部和頂部前驅體的方法，抑