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《中国科学技术大学》 2006年
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新型MgB_2系列超导体的超导电性与微结构研究

张华荣  
【摘要】:本论文研究了新型MgB_2超导体及其掺杂系列多晶块材样品的超导电性、结构、微结构性质。我们首先通过低温X射线衍射(XRD)和拉曼光谱测试考察了未掺杂的MgB_2超导体低温下的结构及微结构特性变化;然后合成了Cr掺杂、Ag和Al双掺杂、Zn和Ni双掺杂等三个系列的掺杂MgB_2超导体样品,并研究了掺杂后MgB_2超导体超导电性及体系结构、微结构的系统变化。论文共分为五章,主要内容简要归纳如下: 第一章 首先简单介绍了超导体的基本概念及发现、发展历史;然后重点综述了新型MgB_2超导体的研究进展情况,主要包括合成方法、电子能带结构、同位素效应、输运性质、元素替代效应、压力效应以及拉曼光谱等研究内容;最后,根据这些研究进展情况,对MgB_2超导体的超导机制以及基础研究中存在的问题作了简单的总结。 第二章 我们分别通过拉曼光谱和XRD测试研究了多晶MgB_2超导体样品的拉曼散射特性和晶格参数随温度的变化关系。随着温度的降低,样品的晶格参数呈现近似线性的变化趋势,沿a轴和c轴的热膨胀有所不同,这是因为MgB_2中的金属-硼键相对较弱;通过XRD数据分析发现MgB_2样品的晶粒尺寸在[100]和[001]两个方向均约为45nm;在300K至12K的温度范围内,没有发生明显的结构相变。拉曼光谱中,在603cm~(-1)附近观察到一个反常的拉曼峰,这与理论预言的E_(2g)面内B振动模相一致;我们还讨论了引起拉曼峰位和线宽随温度变化的可能原因,并认为纳米尺度下MgB_2的晶粒尺寸效应对拉曼峰位和线宽会有明显的影响。 第三章 利用传统的固相反应法合成了Mg_(1-x)Cr_xB_2(0≤x≤5%)系列多晶块材样品,并通过XRD、扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱对它们进行了系统地研究。随着掺杂浓度的增大,样品的c轴晶格参数逐渐减小,a轴却没有明显变化,而且样品的晶粒尺寸也有明显的增大;掺杂后,样品的超导转变温度(Tc)从38.2K(x=0)降至35.1K(x=0.03),正常态电阻率也逐渐增大。我们通过分析讨论认为,Mg层和B层之间的电荷转移造成了体系载流子浓度的下降,
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O511

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