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《西北师范大学》 2012年
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钙、铈二元掺杂对钇钡铜氧超导体性能的影响

艾小倩  
【摘要】:YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO,Y123)是具有钙钛矿结构的铜氧化物高温超导体,在能源、电力、交通、医疗、电子通信、科学仪器、国防和重大科技工程等领域有重大的应用前景,是高温超导材料中研究最多、应用最为广泛的超导体之一。而元素替代法作为一种十分有效地手段,在探索高温超导机理、改善材料性能和寻找新型超导材料中被广泛采用。通过掺杂,不但能改善超导材料的微观结构和成相,还能提高YBCO的超导性能,影响晶体生长的热力学行为和改善超导体的力学性能等。因此本论文研究的主要内容是Ca、Ce二元掺杂对YBCO超导体性能的影响。 本论文主要包括以下几方面内容: 首先,简要阐述了超导材料的概况、YBCO超导材料的特殊结构与应用、YBCO超导材料的研究现状,以及本论文的研究内容和研究意义。并介绍了目前YBCO的几种常见制备技术和表征方法。同时,对本论文中实验样品的制备方法和表征方法进行了详细说明。 其次,深入的研究了钙、铈二元掺杂对YBCO超导块材超导性能的影响,并对实验结果做了详细的理论分析,得到以下结论: 1.采用改进的固相烧结法的制备工艺,通过多次研磨多次预烧,制备出了质量可靠的纯的YBCO超导块材,并对其微观结构及其超导电性进行了分析。XRD分析表明:样品中除了存在少量不可避免的碳等杂相外,主要的成分是Y123相;采用四引线法测得的超导块材的起始转变温度为92.02K,转变宽度为2.98K,比传统固相反应法制得的样品的转变宽度5K减少了2K。说明通过此工艺制备的YBCO样品的超导性能良好,能很好的满足实验的要求。 2.采用改进的固相烧结法制备了钙、铈掺杂的Y_(1-x)Ca_x(Ba_(1-x)Ce_x)_2Cu_3O_(7-δ)(0≤x≤0.3)一系列样品。随掺杂量的增加,超导相Y123的含量逐渐降低,BaCeO_3相和Y211相的含量逐渐增加,当掺杂量x=0.3时,样品中几乎没有Y123相,主要存在的是BaCeO_3相和Y211相,样品失去超导电性。说明铈并没有进行元素替代,而是以BaCeO_3的形式在样品中存在。同时,样品的起始转变温度从92.02K下降到77.53K,转变宽度逐渐变窄,晶格常数a和晶格常数c逐渐增大,而晶格常数b逐渐减小,且晶格常数a和晶格常数b向同一个值3.86靠近,即有a=b的趋势,说明样品的晶体结构有从正交晶系变为四方晶系的趋势。 3.采用改进的固相烧结法制备了钙、铈掺杂的Y_(1-x)Ca_x(Ba_(1-y)Ce_y)_2Cu_3O_(7-δ)的一系列样品。当铈掺杂量y=0时,随x的增大,样品的起始转变温度逐渐下降,且转变宽度越来越宽,晶粒间的连通性也变得越来越差,弱连接加强;当铈掺杂量y分别为0.02和0.04时,随x的增大,样品的起始转变温度虽呈下降趋势,但转变宽度却随着掺杂量的增加而逐渐变窄,说明铈能改善样品的晶体结构,使晶粒间的连通性变好。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM26

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