Bi系超導(dǎo)材料中缺陷界面對其電輸運特性的影響.pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了Bi系超導(dǎo)材料中缺陷界面對其電輸運特性的影響。在Bi系超導(dǎo)材料中，缺陷界面主要來源于Bi系超導(dǎo)結(jié)構(gòu)中具有本征的由陽離子之間部分替代引起的不均勻結(jié)構(gòu)和不同晶體取向的超導(dǎo)晶粒間的晶界。由于這兩種缺陷界面的存在，使得實際生產(chǎn)中得到的多晶Bi系超導(dǎo)材料表現(xiàn)出顆粒超導(dǎo)電性。為了更好地理解這兩種缺陷界面對多晶Bi系超導(dǎo)材料電輸運特性的影響，本文首先分別對Bi/La等價摻雜的多晶Bi-2212超導(dǎo)體和Sr/Ca摻雜的多晶Bi-2201

2、超導(dǎo)體的電輸運特性進行詳細(xì)的研究。然后，為了進一步了解Bi-2212超導(dǎo)體內(nèi)部本征不均勻結(jié)構(gòu)對其電輸運特性的影響，對c軸外延Bi-2212超導(dǎo)薄膜的電輸運特性進行系統(tǒng)的研究。
　　為了滿足實驗的需要，先后自行設(shè)計搭建了三套電輸運測試系統(tǒng)。通過不斷的改進，最終得到了測試溫區(qū)為10K～325K，測試時間為3～4個小時和數(shù)據(jù)能實現(xiàn)自動采集和存儲等高性能高穩(wěn)定性的電輸運測試系統(tǒng)。
　　通過對多晶Bi-2212超導(dǎo)體中Bi位進行微量L

3、a的等價摻雜，系統(tǒng)地研究了由Bi/La摻雜引起的缺陷界面變化對Bi-2212超導(dǎo)體電輸運特性的影響。結(jié)果表明:隨著La摻雜量的增加，正常態(tài)電阻逐漸增大，且經(jīng)歷了從有序的金屬態(tài)逐漸向無序的金屬態(tài)的轉(zhuǎn)變;超導(dǎo)轉(zhuǎn)變過程中，均出現(xiàn)兩步轉(zhuǎn)變，并且兩步轉(zhuǎn)變溫度均隨摻雜量增加而降低。La微摻雜引起B(yǎng)i-2212顆粒超導(dǎo)電性變化的電輸運模型被建立，從模型中可以看出，La摻雜一方面在電流路徑中增加了結(jié)構(gòu)不均勻所形成的低Tc的(Bi，La)-2212晶粒數(shù)

4、目，另一方面間接使電流路徑加長引起超導(dǎo)晶界結(jié)效應(yīng)顯著。
　　通過對多晶Bi-2201超導(dǎo)體進行不同比例的Sr/Ca摻雜，仔細(xì)分析了Sr/Ca摻雜帶來的不均勻結(jié)構(gòu)引起80KBi-2201超導(dǎo)電性的電輸運特性。結(jié)果表明:在零場下，當(dāng)Ca摻雜量大于等于0.2時，BCSCO樣品的起始轉(zhuǎn)變溫度在81K～85K范圍內(nèi)變化，80K的Bi-2201超導(dǎo)電性在電阻特性中得以證實。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變過程中，除了x=0.3樣品以外，兩步轉(zhuǎn)變過程均能被觀察到。Ca

5、摻雜引起B(yǎng)CSCO顆粒超導(dǎo)電性的電輸運模型的建立，一方面很好地解釋了由Sr/Ca摻雜帶來80K的Bi-2201的電輸運特性，另一方面，作為第3章所建立顆粒超導(dǎo)電性電輸運模型的一個補充，給出了在由摻雜帶來的局域不均勻結(jié)構(gòu)引起晶粒內(nèi)超導(dǎo)電性提高情況下的電輸運模型，從而完善了由摻雜引起B(yǎng)i系顆粒超導(dǎo)電性變化的電輸運模型。磁場下BCSCO的電阻特性表明，當(dāng)H=500Gs時，Ca摻雜引起的結(jié)構(gòu)不均勻性和晶界等缺陷對顆粒超導(dǎo)電性的影響在弱場范圍達到

6、一個“飽和狀態(tài)”。
　　通過對Pechini法制備出的四種不同結(jié)晶性c軸外延的Bi-2212薄膜，研究了不均勻成分對其電輸運特性的影響，結(jié)果表明:具有c軸很好外延性的層狀結(jié)構(gòu)消除了超導(dǎo)晶粒間由晶界帶來的相干超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)態(tài)所反映的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變是由Bi-2212晶粒內(nèi)超導(dǎo)電性決定的。對于所有薄膜來說，通過在磁場下的R-T曲線和J-V曲線可以看出，當(dāng)磁場大于Bi-2212的下臨界磁場時，隨著磁場的增加，超導(dǎo)體的Tc,zero和Jc(T)隨