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(qiáng)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(qiáng)電領(lǐng)域獲得實(shí)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(dòng)。實(shí)驗(yàn)證明：高溫超導(dǎo)材料中存在弱連接和磁通蠕動(dòng)，將嚴(yán)重影響超導(dǎo)材料的臨

2、界電流密度。
　　 在實(shí)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(gè)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(gè)很重要的因素。本文主要研究在強(qiáng)電領(lǐng)域獲得實(shí)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(gè)部分。
　　 第一部分是關(guān)于Y系的

3、磁通釘扎的研究。對(duì)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(qiáng)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(dòng)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(dòng)模

4、型和實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度近似關(guān)系式。基于這些近似關(guān)系式，我們建立了完整的函數(shù)關(guān)系，并且對(duì)Y系的中間溫度區(qū)域(20K≤T≤50K)進(jìn)行了擬合研究，發(fā)現(xiàn)擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定誤差，最后對(duì)這一誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)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(gè)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(biāo)度改進(jìn)函

5、數(shù)，通過曲線擬合的方法對(duì)Y系在高溫區(qū)域的磁通釘扎進(jìn)行了研究。所得結(jié)論與參考文獻(xiàn)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(duì)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(biāo)度建立一個(gè)簡化且有物理意義的新標(biāo)度函數(shù)，結(jié)合文獻(xiàn)給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，