摻雜對(duì)MgB-,2-高場性能提高的研究.pdf

1、2001年金屬間化合物二硼化鎂(MgB<,2>)超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)，令全世界凝聚態(tài)物理學(xué)界為之興奮，并掀起了新一輪高臨界溫度超導(dǎo)研究的熱潮。二硼化鎂作為一種具有超導(dǎo)電性的新材料，為研究新一代具有簡單結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)體開辟了新途徑，并將成為電子材料領(lǐng)域冉冉升起的一顆新星。這種新型材料在許多方面都優(yōu)于高溫超導(dǎo)體：各向異性小，相干長度大，無弱連接現(xiàn)象等等。這些優(yōu)越性使二硼化鎂有很好的應(yīng)用前景。作為一種新型超導(dǎo)體，它的許多基本性質(zhì)都還有待研究。

2、 本文首先通過PIT方法和普通的固相反應(yīng)法制備了摻雜SiC納米粉的MgB<,2>塊材，比較了用兩種不同方法在相同燒結(jié)溫度下制備出樣品超導(dǎo)性能的變化，包括不可逆場、臨界電流密度等，并對(duì)影響其高場區(qū)和低場區(qū)臨界電流密度的因素進(jìn)行了分析，表明樣品的高致密性和晶粒間良好的結(jié)合是提高其低場區(qū)性能的最關(guān)鍵因素，而C取代和引入納米釘扎中心對(duì)提高其高場區(qū)性能有重要意義。還研究了燒結(jié)溫度對(duì)樣品相組分的影響，通過研究其衍射角和半峰寬的變化，將其超導(dǎo)性能的

3、提高與樣品的微結(jié)構(gòu)緊密地結(jié)合起來。 在研究摻雜SiC納米粉的基礎(chǔ)上，結(jié)合提高M(jìn)gB<,2>超導(dǎo)性能的關(guān)鍵因素，提出了摻雜TiC納米粉的設(shè)想。用兩種不同指標(biāo)的鎂粉和硼粉制備了純的MgB<,2>塊材以及摻雜TiC納米顆粒的MgB<,2>塊材，通過XRD對(duì)其微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，得到了衍射角隨燒結(jié)溫度的變化以及半峰寬隨燒結(jié)溫度的變化，通過謝樂公式計(jì)算了樣品的晶粒大小，研究了晶粒大小與燒結(jié)溫度的關(guān)系。通過SEM對(duì)其微觀形貌進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)純的

4、：MgB<,2>的晶粒多在200-300nm，而摻雜TiC的樣品晶粒明顯細(xì)化，在80nm左右。細(xì)小的晶粒導(dǎo)致了其高場性能的提高。 在研究了納米顆粒摻雜的MgB<,2>基礎(chǔ)上，做了晶須摻雜的嘗試。選取長徑比較大的Si<,3>N<,4>晶須做摻雜物，研究了晶須對(duì)MgB<,2>相組分的影響，以及摻雜晶須對(duì)MgB<,2>微結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)作用，通過晶須摻雜，得到了棒狀的顆粒。并對(duì)Si<,3>N<,4>晶須摻雜的MgB<,2>的超導(dǎo)性能進(jìn)行了測

5、量并對(duì)結(jié)果進(jìn)行理論分析。 文章最后研究了兩種不同原料在相同工藝條件下制各樣品性能上的差異，并對(duì)造成這種差異的原因進(jìn)行了分析，指出原料鎂粉的粒度對(duì)樣品的密度和連接性起著至關(guān)重要的作用，而硼粉的晶態(tài)直接影響樣品的超導(dǎo)電性能；研究了同一原料分別通過PIT方法與傳統(tǒng)無壓燒結(jié)方法制備出樣品性能上的差異，指出PIT方法制備的樣品由于密度較大，連接性較好，因而其低場區(qū)性能較好，而傳統(tǒng)無壓燒結(jié)方法制備的樣品由于晶粒較細(xì)，晶界較多，高場區(qū)性能優(yōu)于