元素替代对高温超导体YBCO体系超导电性的影响
高温超导带材YBCO涂层导体的失超传播特性研究
Ｌ ｉ Ｊ ｉ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ 。 ’ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｇ ｕ ｏ ｍ ｉ ｎ ， Ｊ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｉ ｗ ｅ ｉ ’ ， Ｌ ｉ ｕ Ｑ ｉ ＇ ， Ｙ ｕ Ｈ ｕ ｉ 。 ， ，
（ １ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
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交流的最小失超能略小 ， 且随着传输 电流 的增大最小失超 能间的差距加大 。
高温超导体YBCO
【张其瑞.高温超导电性[M].浙大出版社】
YBCO各位掺杂及影响 各位掺杂及影响
【 傅瑶,杜国平. YBCO掺杂效应研究进展.南昌大学学报2008,12.30（4）】 【张其瑞.高温超导电性[M].浙大出版社】
Y位替代 位替代 Ba位替代 位替代 Cu位替代 位替代
量处于6.5~7.0之间是， YBCO为正交超导相；当氧含量处 之间是， 为正交超导相； 量处于 之间是 为正交超导相 之间， 为不超导的四方相。 于6.5~6.0之间，YBCO为不超导的四方相。 之间 为不超导的四方相
为正交晶系YBa2Cu3O7 图(a)为正交晶系 为正交晶系
为正交-四方相变 图(b)为正交 四方相变 为正交
为四方晶系YBa2Cu3O6 图(c)为四方晶系 为四方晶系
【 傅瑶,杜国平. YBCO掺杂效应研究进展.南昌大学学报2008,12.30（4）】
YBCO各位掺杂及影响 各位掺杂及影响
替代元素进入YBCO的晶胞，替代某一晶位 的晶胞， 替代元素进入 的晶胞 的离子往往导致键长、键角的变化， 的离子往往导致键长、键角的变化，进而可能影 响到超导电性。 响到超导电性。 替代可区分为： 晶位 晶位： 和 的替代 替代可区分为：A晶位：Y和Ba的替代 B晶位：Cu的替代 晶位： 的替代 晶位
Yttrium atoms are yellow, Barium atoms are purple, Copper atoms are blue and Oxygen atoms are red;
YBCO超导体的电工学应用进展探讨
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
YBCO 超导体的电工学应用进展探讨
付阳
（湖北第二师范学院物理与机电工程学院，湖北 武汉 430000）
摘 要：YBCO 自问世以来，具有比其他电工磁性材料更加优越的电工学应用性能，在电工学领域中应用价值
正交相的 Y1Ba2Cu3O7-r晶体结构是一种严重畸变的鹰 钙 钛 矿 结 构 ，其 晶 格 常 数 为 ：a = 3.82A，b = 3.89A， c = 11.6A ，其晶格常数的特点为：a - b - c 3 ，这一特点对 YBCO 薄膜的结晶取向产生一定影响［3］。YBCO 结构如 图 1 所示。
2 YBCO 超导体的电工学应用进展研究
超导体具有零电阻、高密度载流能力、完全抗磁性、 超导态—正常态转变等电磁特性，这些特性使其完全区 别于传统电工导体和电工磁性材料，因而在电工学领域 具有广泛的应用价值［4］。超导电工学主要研究方向如图 2 所示。
收稿日期：2019-05-15 作者简介：付阳（1997—），男，本科，研究方向：材料物理。
Discussion on the Progress of Electrical Engineering
of YBCO Superconductors
FU YANG
（College of Physics and Mechanical and Electrical Engineering, Hubei University of Education，Wuhan Hubei 430000）
1 YBCO 高温超导材料的性能研究
超导材料是指具有超导性的材料，该材料在室温下 是有电阻的良好导体，但随着温度的不断降低，其电阻降 低，当温度达到临界温度以下，其电阻会突然消失［1］。高 温超导材料中，钇钡铜氧（YBCO）用于制备超导薄膜，在
Ga元素替代对Zn4Sb3高温热电性能的影响
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YBCO超导体的制备及研究现状
YBCO超导体的制备及研究现状摘要：本文简述了YBCO 高温超导体的基本性能，探讨了YBCO 高温超导体的传统制备方法以及目前较为新型的制备方法，根据YBCO 高温超导体材料的基本性能研究了其在磁体和电力方面的广泛应用，同时还对YBCO 高温超导体材料的发展前景进行了简单介绍。
关键词：超导体；制备方法；研究现状；The Preparation Methods and Research of YBCODong MeiAbstract：The text introduced the basic characteristics of YBCO, and explored its traditional preparation methods and some newer ones at present.According to its basic characteristics, we reasearched the magnetic and electric application of YBCO. Meanwhile, we gave a simpleintroduction to its prospects for development.Key words:superconductor；preparation methods；research；引言：超导现象是在19世纪最早出现的[1]，随着科学家的不断研究与探索，高温超导体在各个领域里的应用越来越受到人们的重视，对其超导性、制备方法以及应用前景的研究，已经成为科学家们关注的问题之一。
现以钇系中的YBCO 高温超导体为一个典型的代表，对YBCO高温超导体的性能、制备方法、应用及发展前景进行研究，从而对高温超导材料有一个更加全面的了解与认识，以此促进高温超导材料在今后的研究，使其在各个领域得到更加广泛的发展与应用。
1YBCO高温超导体的简介及性能研究超导材料是指具有超导性的材料，该材料在室温下是有电阻的良好导体，但随温度的（超导体从具有一定电阻的正常态转变为电阻下降，其电阻降低，当温度达到临界温度TC为零的超导态时所对应的临界温度[2]）以下，它们的电阻会突然消失。
高温超导材料的晶体结构与电子性质对比分析
高温超导材料的晶体结构与电子性质对比分析随着科技的进步，人们对于材料的研究也越来越深入。
其中，高温超导材料备受关注。
高温超导材料是指在相对较高温度下展现超导特性的材料。
然而，虽然高温超导的原理尚未完全理解，但通过对材料的晶体结构和电子性质的对比分析，我们可以深入研究高温超导现象，引领我们走向更先进的应用。
首先，我们来讨论高温超导材料的晶体结构。
在高温超导材料中，晶体结构具有重要的影响。
其中一种常见的高温超导材料是钇钡铜氧化物(YBCO)。
YBCO是一个复杂氧化物，其晶体结构由层状铜氧层和钇钡层组成。
这种层状结构给YBCO带来了一些独特的电子性质。
通过层状结构的优化，可以增加YBCO的超导临界温度(Tc)，从而提高其超导性能。
与此相比，另一种常见的高温超导材料是铁基超导体。
与传统的复杂氧化物不同，铁基超导体的晶体结构相对较简单。
它由一层铁基层和一层氧基层交替堆叠而成。
铁基超导体的晶体结构相对不稳定，容易发生结构相变，从而导致其超导临界温度的变化。
因此，通过对其晶体结构的调控，可以有效地提高铁基超导材料的超导性能。
接下来，我们来研究高温超导材料的电子性质。
高温超导材料的电子性质与其晶体结构密切相关。
以YBCO为例，由于其层状结构，电子在铜氧层中的运动受到限制，形成了强关联效应。
这种强关联效应导致了高温超导现象的出现。
通过研究YBCO的电子性质，我们可以深入理解高温超导的机制，并为超导材料的设计和合成提供指导。
而对于铁基超导体来说，其电子性质则更加复杂。
由于铁基层的存在，电子在这一层的运动变得更加自由，从而引发了研究人员的广泛兴趣。
研究发现，铁基超导体中的电子性质受到了晶格畸变和磁性序列的影响。
通过调控这些因素，可以实现超导临界温度的提高，从而改进铁基超导材料的性能。
综上所述，高温超导材料的晶体结构与电子性质之间存在密切的联系。
通过对这两方面的对比分析，我们可以更好地理解高温超导现象的机制，实现超导性能的提升。
超导磁体封装新材料及3D打印YBCO块材热力学性能研究
超导磁体封装新材料及3D打印YBCO块材热力学性能研究超导磁体封装新材料及3D打印YBCO块材热力学性能研究随着科技的快速发展，超导磁体在能源、医学、航天等众多领域都有广泛的应用。
超导磁体的核心部件是超导体，采用高温超导体YBCO（钇钡铜氧化物）块材作为超导体已经成为当前的热点研究方向之一。
然而，YBCO材料在实际应用中面临着很多挑战，其中之一就是热力学性能的优化。
热力学性能对于超导体而言至关重要，它直接关系到超导体的电性能。
目前，研究人员通过其他材料的封装来提高热力学性能，以实现更高的临界电流密度和超导转变温度。
因此，本研究旨在探索一种新的超导磁体封装新材料，以及通过3D打印技术制备YBCO块材，并研究其热力学性能。
首先，研究人员选择了一种具有良好封装效果的新材料作为超导磁体的封装材料。
这种材料具有良好的耐热性、导热性和耐腐蚀性能，可以有效地保护YBCO超导体不受外界环境的影响，并提高超导体的热力学性能。
其次，研究人员运用3D打印技术制备YBCO块材。
3D打印技术具有高精度、高效率和灵活性等优势，可以实现对YBCO超导体的准确控制和定制化制备。
研究人员设计并打印了具有复杂结构的YBCO块材，通过优化打印参数和材料组分，实现了YBCO块材的高品质制备。
最后，研究人员对封装后的YBCO块材进行热力学性能测试。
他们使用扫描电子显微镜观察了封装材料与YBCO超导体之间的界面结构，利用X射线衍射技术分析了封装对YBCO超导体晶体结构的影响，并通过测量电阻、临界电流和超导转变温度等参数来评估YBCO块材的热力学性能。
实验结果显示，新材料的封装可以有效地改善YBCO超导体的热力学性能，提高超导体的临界电流密度和超导转变温度。
综上所述，本研究通过封装新材料和3D打印技术制备YBCO块材，并对其热力学性能进行了研究。
实验结果表明，新材料的封装可以显著提高YBCO超导体的热力学性能，为超导磁体在能源、医学、航天等领域的应用提供了重要的理论和实验基础。
YBCO超导薄膜磁通崩塌行为的抑制研究
YBCO超导薄膜磁通崩塌行为的抑制研究YBCO（钇钡铜氧化物，YBa2Cu3O7-x）超导薄膜是一种高温超导材料，具有许多应用潜力，如超导电缆、超导电子器件等。
然而，YBCO薄膜在作用磁场或电流下的磁通崩塌行为是其应用中的一个限制因素，因此，抑制YBCO薄膜的磁通崩塌行为的研究具有重要意义。
磁通崩塌是指磁场或电流作用下，磁通线圈从一个位置跃迁到另一个位置的现象。
这种突变行为通常伴随着能量损失和非线性行为，极大地影响了YBCO薄膜的超导性能和稳定性。
为了抑制YBCO超导薄膜的磁通崩塌行为，研究人员采取了多种方法：1.控制材料纯度：通过提高YBCO薄膜的制备工艺，减少杂质和缺陷，可以提高其超导性能和抑制磁通崩塌行为的能力。
例如，采用溅射法制备高纯度的YBCO薄膜，可以显著减少缺陷和非均匀性。
2.界面改性：研究人员也探索了通过在YBCO薄膜与基底之间引入界面改性层来抑制磁通崩塌的方法。
例如，在YBCO薄膜和基底之间引入铁磁性层，可以通过磁互作用来改变磁通的输运和分布，达到抑制磁通崩塌的效果。
3.外施加磁场：外施加磁场能够改变YBCO薄膜中的磁通分布和磁场能量，从而影响磁通崩塌的发生。
通过控制外施加磁场的大小、方向和施加周期，可以调控磁通崩塌的发生和能量损耗。
4.施加压力：施加压力可以改变YBCO薄膜的晶格结构和超导性能，在一定程度上抑制磁通崩塌行为。
研究人员通过应用机械压力或者利用外界压力调控设备施加压力，可以实现对YBCO薄膜的压力调控。
5.控制磁通交织：研究人员通过调节磁场方向和大小，控制磁通的交织结构和排列方式，以达到抑制磁通崩塌的目的。
通过磁光显微镜等技术观察和分析磁通的分布和交织情况，可以指导磁通崩塌抑制的方法。
总之，YBCO超导薄膜磁通崩塌行为的抑制研究是一个复杂而有挑战性的课题。
尽管已经有了一些重要的进展，但仍需要进一步深入的研究和探索，以解决这一问题，推动YBCO超导薄膜在实际应用中的发展。
超导材料高温超导机理深入揭示
超导材料高温超导机理深入揭示超导材料是一种极具科学和工程应用潜力的材料，具有零电阻和完美的磁场排斥性能。
然而，超导材料的高温超导机理一直是科学界的一个谜。
近年来，科学家们通过一系列研究和实验证据，逐渐揭示了高温超导机理的一些重要性质和特征。
高温超导是指在相对较高的温度下（液氮温度以下），材料表现出与传统超导材料相似的零电阻特性。
与低温超导相比，高温超导的发现引起了广泛关注，因为它们更容易制备并且更适用于实际应用。
在过去的几十年里，科学家们一直在努力寻找高温超导的机理。
最早的高温超导材料是铜氧化物（cuprate）超导体，也称为“氧化铜超导体”。
通过实验证据，科学家们发现，高温超导发生在材料的晶格结构中存在强烈的电子-原子相互作用时。
最初的研究表明，高温超导可能与材料的电子-原子相互作用导致了“配对”现象有关。
在超导状态下，电子会以一种特殊的方式排列，形成所谓的“库伦对”。
库伦对是由两个电子组成的，它们处于自旋相反的状态，并通过晶格振动中的声子相互作用来维持。
声子是晶体中原子振动的一种量子，它可以传递能量和动量。
在高温超导材料中，声子的振动模式对超导性质起着关键作用。
随着技术的进步和研究方法的改进，科学家们进一步深入研究了高温超导的机理。
他们发现，除了电子-原子相互作用和声子的贡献外，磁性也在高温超导中起着重要作用。
具体来说，磁场对高温超导的发展和维持具有显著的影响。
科学家们通过研究发现，在高温超导材料中，存在着一种称为“细缝”或“弱连接”的结构。
这些细缝是由超导材料中的磁场分布导致的。
在高磁场下，超导材料会发生相变，形成细缝，使得电流局部流动，并且导致超导性能下降。
在低磁场下，超导材料的超导性能则会得到恢复。
这一结构特征使得高温超导材料在磁场作用下表现出了特殊的超导行为。
进一步研究表明，磁场和粒子之间的相互作用对高温超导的机理也具有重要影响。
科学家们发现，高温超导材料中的电子可能会受到磁场的驱动，形成一种称为“费米面调整”的现象。
高温超导材料的研究进展
高温超导材料的研究进展高温超导材料（high temperature superconducting materials，简称HTS）是一种能够在较高的温度下（氮沸点以下）表现出超导现象的材料。
这种材料的发现引起了整个科学界的广泛关注，这也成为了自1920年代超导现象被首次发现以来最受关注的科学之一。
自从1986年，高温超导材料首次被发现以来，不断有新的超导材料被发现和制备。
从最初的铜氧化物到钇钡铜氧化物、铁基超导材料，各种高温超导材料的研究和发展呈现出了令人瞩目的进展。
这些材料被广泛应用于各种领域，如电力输送、电子器件和检测、电动力系统等。
铜氧化物高温超导材料铜氧化物高温超导材料是高温超导材料研究的先锋。
最初的铜氧化物高温超导材料是La2-xSrxCuO4（简称LSCO），其超导转变温度达到了35 K。
其后，YBa2Cu3O7-x（简称YBCO）被发现，其超导转变温度最高可以达到92 K。
YBCO是目前发现的具有最高超导转变温度的铜氧化物高温超导材料。
对于铜氧化物高温超导材料的研究，理论和实验的发展互相促进，使得该类材料不断向前发展。
铁基超导材料的发现，则为高温超导材料研究进入了新时代。
铁基超导材料铁基超导材料的发现标志着高温超导材料的研究进入了一个新的阶段。
该类超导材料于2008年被首次发现。
铁基超导材料是一类由铁、碱金属和其他元素组成的晶体材料，其结构与铜氧化物高温超导材料类似。
为了提高铁基超导材料的超导转变温度，许多研究人员在材料中掺杂其他元素。
例如，在BaFe2As2中掺杂Co和Sr可以提高超导转变温度，从28.3 K提高到38.5 K。
这些研究为铁基超导材料的研究提供了重要的方向和思路。
当前，铁基超导材料还面临着一些问题，例如其超导态的机制、材料的制备以及标准化的问题等。
铜铁基超导材料铜铁基超导材料是当前铜氧化物和铁基超导材料研究的热点。
该类超导材料是由铜、铁和其他元素组成的晶体材料，其结构与铁基超导材料类似，并且，在拓扑、超导性质等方面具有很高的应用价值。
Fe基化合物中元素替代、过量Fe原子对超导电性的影响的开题报告
Fe基化合物中元素替代、过量Fe原子对超导电性的影响的开题报告引言：超导电性是一种在低温下材料表现出零电阻和磁场排斥的物理现象。
自1957年Meissner和Ochsenfeld首次观察到超导体表面完全排斥磁场后，超导电性引起了广泛的研究兴趣并在多个领域得到了应用，如磁共振成像、超导量子干涉计等。
关于超导现象的发生和性质的理论模型主要由Bogoliubov和Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）发展。
在过去几十年中，许多人工合成的铁基超导体（Fe-based superconductors）都表现出复杂的超导性质，这导致对铁基超导性质的理解和进一步研究的挑战。
铁基超导体具有复杂的晶体结构和电子性质，其中成分和结构对其超导性有重要影响。
尤其是，Fe基超导体中元素的替代和过量Fe原子是实现高温超导的关键。
本文将探讨Fe基化合物中元素替代、过量Fe原子对超导电性的影响。
元素替代对铁基超导体的影响：元素替代是一种修改Fe基超导材料的方法，其中一些材料的原子被“替换”成类似材料的不同原子或离子。
这种替代通常在结构和性质上造成一些影响，例如对磁性、化学键、能带和超导电性的影响。
实验表明，对Fe基超导材料中的铜和镓的替代可以导致它们的晶格参数和电子结构的变化，从而进一步影响超导电性。
例如，某些材料的替代比例可以使它们的超导性增强或降低。
此外，简单的函数式替代也可以用于Fe基铜族化合物来显著提高其临界温度等性质。
铁基超导材料中元素替代的主要问题是它们可能会影响材料的晶体对称性。
例如，一些替代可能会导致材料从对称性为Pnma转变为对称性为P4/nmm。
这种对称性变化可能会导致超导电性随着替代浓度的增加而降低。
过量Fe原子对铁基超导体的影响：在Fe基超导体中引入过量Fe原子是一种通过化学方法增强其超导性的方法。
由于Fe可以形成超导电子对，并且具有很高的自旋极化程度，因此可以推测过量Fe原子可能会进一步增强Fe基超导体的超导性。
YBCO超导开关的特性研究的开题报告
YBCO超导开关的特性研究的开题报告一、研究背景超导技术具有许多优秀的特性，例如高电流密度和零电阻等，已广泛应用于磁测和通信等领域。
其中，YBCO（YBa2Cu3O7-x）超导体被认为是一种最有可能实现室温超导的材料。
YBCO超导开关是利用其超导电性和耐磁场特性，实现低损耗、高速度和高重复性的开关装置。
因此，对YBCO超导开关的特性研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容本研究将从以下几个方面展开：1. YBCO超导材料制备：采用高温固相法制备YBCO超导材料。
2. YBCO超导开关器件设计：设计合适的实验装置，包括YBCO超导材料，粘结剂、金属敷层和电极，以及相关检测设备。
3. YBCO超导开关电流-电压特性测试：测试不同条件下的YBCO超导开关电流-电压特性，包括温度、磁场和电流等因素对其性能的影响。
4. 循环电流载荷测试：测试YBCO超导开关经过多次开关后的性能表现和失效机理。
5.应用探索：探究YBCO超导开关在半导体产业中的应用前景。
三、研究意义1. 对YBCO超导开关的电流-电压特性和失效机理进行深入研究，为其在不同领域的应用提供理论和实验依据。
2. 对YBCO超导材料的制备和开关装置的设计进行探究，提高材料制备和装置设计的技术水平。
3. 拓展半导体产业中超导技术的应用，为材料超导和电子器件的发展提供新的思路和技术支持。
四、预期结果通过以上探索与研究，我们预期可以实现以下的预期结果：1.制备出高质量的YBCO超导材料，确认其超导性能。
2.建立YBCO超导开关的电流-电压特性测试方法，并测试出它们在不同条件下的特性表现。
3.探究YBCO超导开关的失效机理。
4.应用探索：探究YBCO超导开关在半导体产业中的应用前景。
五、研究计划本研究拟在两年内完成，并按照以下步骤进行：第一年：1. 学习和掌握YBCO超导材料制备技术。
2. 设计并制作YBCO超导开关器件，并进行测试分析。
3. 对YBCO超导开关器件的电流-电压特性进行测试与分析。
固相反应法制备高温超导材料YBCO实验的研究
固相反应法制备高温超导材料YBCO实验的研究张选民;郭娟;赵会仙;李友明【摘要】介绍了固相反应法制备高温超导材料钇钡铜氧（YBCO）的实验方法,并研究了YBCO样品制备过程中不同烧结时间对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度ΔTc的影响。
给出了实验过程中合适的烧结温度和烧结时间的参考值。
%The experiments of preparing High Temperature Superconductive Materials for YBCO by the traditional solid-state reaction technique were introduced.The YBCO samples were subsequently sintered for different hours.We analyzed the treatment time influence on the YBCO superconducting transition temperature Tc and the width ΔTc,and got the experimental process suitable sintering temperature and sintering time references【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2011(024)006【总页数】5页(P1-5)【关键词】固相反应法;高温超导;YBCO;超导转变温度Tc【作者】张选民;郭娟;赵会仙;李友明【作者单位】郑州大学,河南郑州450052;郑州大学,河南郑州450052;郑州大学,河南郑州450052;郑州大学,河南郑州450052【正文语种】中文【中图分类】O511.3近年来，对高温超导体系的研究与探索，是物理学前沿研究课题之一。
将前沿研究课题与教学内容相结合，将高温超导材料的制备方法及T c的测试手段引入大学物理实验课教学，对培养学生的创新精神具有重要意义。
YBCO高温超导带材熔融行为研究
YBCO高温超导带材熔融行为研究徐一鲡;赵睿鹏;苟继涛;陶伯万【摘要】对于第二代高温超导带材,超导接头的实现与超导层的直接熔融互连有关.为了研究YBa2 Cu3 O7-x(YBCO)高温超导带材在热处理时的熔融行为,在真空下对一段梯形的YBCO带材通电使其形成不同的温区,通过不同的测试手段研究薄膜经过热处理后成分、结构以及超导性能的变化.结果表明YBCO超导层在经过一个合适的温度和4 h的氧气退火处理后,能够恢复或部分恢复其超导性能.经分析认为此过程中超导薄膜能够恢复超导性能的原因是Y123相没有分解.但是,如果热处理温度过高会导致Y123相分解为Y211相和钡铜氧化物,这种相变会导致超导性能无法恢复.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】6页(P50-55)【关键词】YBCO;高温超导带材;热处理;熔融【作者】徐一鲡;赵睿鹏;苟继涛;陶伯万【作者单位】电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都 610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都 610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都 610054【正文语种】中文【中图分类】Q484.1稀土钡铜氧(ReBCO,Re=Y,Gd)高温超导带材由于具有高的不可逆场、较高的临界电流密度、液氮温区以上(约77 K)的临界温度以及相对低廉的生产成本,在高场超导磁体的应用上有着广阔的前景[1-4]。
但是第二代高温超导带材一直不能运用于闭环恒久电流模式(Persistent Current Mode,PCM)中[5-8],就是因为国内外对ReBCO涂层导体还没有一种普适的超导接头的制造技术,无法绕制成真正超导的线圈。
目前软钎焊接[9]和超声扩散熔融焊接[10]都存在几十至几百纳欧的电阻。
真正的超导接头必须经过一个超导层在熔融或半熔融状态时直接连在一起的过程,即要使接头处的超导层成为熔融或半熔融的状态,以原子扩散的方式连接在一起[11-12]。
外界磁场对两种YBCO超导带材临界电流及n值影响分析
外界磁场对两种YBCO超导带材临界电流及n值影响分析陈鑫;诸嘉慧;周卓楠;丘明【摘要】为掌握钇钡铜氧（YBCO）高温超导带材在不同种类和大小的外界磁场环境下的基本特性,针对AMSC和Superpower制备的两种不同的YBCO超导带材（超导带材Ⅰ和Ⅱ）在不同磁场强度及角度下的Ic及n值进行实验测量和计算,分析了外界磁场变化对Ic及n值的影响。
采用在液氮环境下改变超导带材的外界磁感应强度及角度（0～0.9T,0～90°）,在交直流背景磁场下,应用直流超导电源给超导带材加载流并测量带材两端的电压,获得两种YBCO高温超导带材的Ic（1μV/cm）及n值（0.1～1.5μV/cm）。
由实验结果可知,虽然两种超导带材的Ic及n值都随外界磁场强度的增大而减小,但是无论是在直流背景磁场还是在交流背景磁场下,带材表面与磁场的夹角对超导带材Ⅰ特性的影响要小于超导带材Ⅱ,超导带材Ⅰ的稳定性要好于超导带材Ⅱ。
%To master the basic characteristics of yttrium barium copper oxygen(YBCO) high temperature superconducting tapes in different types and intensity of background magnetic field.This paper focuses on AMSC and Superpower preparation of two different YBCO superconducting tapes(superconducting tapeⅠ and Ⅱ),Ic and the n value in different magnetic field intensity and angles are measured and calculated,and then analyses the effect of background magnetic field on the Ic and n values.Under the liquid nitrogen environment and changing background magnetic flux density and angle of the superconducting tape(s 0~0.9T,0~90°).Under the background of AC and DC magnetic field,applying DC load flow with DC superconducting power supply and measure both sides voltage of superconducting tapes.Obtain theIc(1μV/cm)and n values(0.1~1.5μV/cm)of two kinds of YBCO high temperature superconducting tapes.From the experimentalresults,although Ic and the n value of two different superconducting tapes decrease with the increase of background magnetic field intensity,but both in DC magnetic field and in AC magnetic field,tape surface angle to the magnetic field effect on the characteristics o f superconducting tapes Ⅰ less than their effect on superconducting tapes Ⅱ,so stability of superconducting tape Ⅰ is better than superconducting tape Ⅱ.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)010【总页数】5页(P1-5)【关键词】YBCO高温超导带材;临界电流;n值;直流背景磁场;交流背景磁场【作者】陈鑫;诸嘉慧;周卓楠;丘明【作者单位】中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM261 引言超导体与一般常规导体相比，具有损失小，电流密度高等优点，期望被广泛应用在电力送电电缆、变压器、限流器等交流电力设备。
元素替代效应中物理知识
元素替代效应中物理知识
元素替代效应中物理知识
元素替代效应(effectsofatomicsubstitutions)
元素替代或掺杂效应，例如对氧化物超导体的某种物理元素为其他某种元素部分替代或由另外元素来替代后对超导电性的影响程度称元素替代效应。
由于氧化物超导体的CuO2平面载流子层对产生高温超导电性起有主要作用，所以元素替代或掺杂效应一般地有三种情况：⑴发生在非CuO2面的.元素替代对CuO2面的性质基本无影响或无影响;⑵发生在非CuO2面的元素替代对CuO2面性质产生影响;⑶发生在CuO2面上的元素替代对超导电性质的影响程度。
例如对Y系氧化物超导体YBa2Cu3O7，若用La或Nd或Sm等替代Y元素，它们对CuO2平面载流层性质均可说无影响，它们的Tc90K均一样，这是属于上述⑴的情形。
对镧系氧化物超导体(La1-xBax)2CuO4，这里x=0.08时对应的Tc=30K。
但若用Sr或Ca替代Ba元素(x仍是0.08)，CuO2平面载流层的性质就有变化，此时Tc分别对应为20K和40K，这是上述⑵的情形。
上述第⑶种情形，例如对镧系的La1.85Sr0.15Cu1-xNixO4y，这里用Ni部分地替代Cu。
实验显示，少量的掺杂Ni即可引起T c的急剧下降，且随着x的逐渐增加，其导电行为从金属性质变为半导体性质。
实用化YBCO高温超导带材制备与性能研究
好用化YBCO高温超导带材制备与性能探究摘要：高温超导材料由于它具有无限电阻和解决大电流密度问题的特性已成为目前超导材料领域中的热点探究对象。
YBCO高温超导带材作为高温超导应用的主要载体之一，具有其它超导材料不具备的特殊性质，然而，目前制备的YBCO高温超导带材进步严峻受限于制备工艺和技术水平的限制，限制了其在应用中的进步。
本文接受金属有机化学气相沉积技术（MOCVD）制备YBCO高温超导带材，探究了其制备工艺及在温度、磁场等方面的性能。
通过对超导带材的磁滞效应、解相效应及其在外场下的性能进行测试，对YBCO高温超导带材的制备及其好用化应用进行探究和谈论。
关键词：高温超导，YBCO高温超导带材，金属有机化学气相沉积技术，磁滞效应，解相效应引言高温超导是一种在较高温度条件下具有无限电阻和无低频磁场排除效应的超导现象，可用于超导电缆、能量储存和电力传输等领域。
YBCO高温超导带材是目前探究的主要方向之一，由于其具有高临界温度，高临界电流密度等优异性能，被广泛应用于超导电缆、晶体管、医学影像等领域[1-3]。
然而，制备YBCO高温超导带材的过程中存在多种技术问题，如配方、前体制备、超导薄膜的制备工艺等问题。
目前为止，接受金属有机化学气相沉积技术（MOCVD）制备的YBCO高温超导带材，具有优异的性能和高加工度，同时在工业化生产中具备较高的生产率，是目前YBCO高温超导带材制备的主流方法[4]。
本文旨在探究这种通过MOCVD技术制备的YBCO高温超导带材的制备工艺以及性能，主要盘绕其超导性能、电子显微镜、X射线衍射分析等方面展开，探讨YBCO高温超导带材的超导特性和磁滞效应，并对其在磁场作用下的性能进行分析，为其进一步的应用提供一些新的思路和技术支持。
材料和方法超导材料的制备：使用金属有机化学气相沉积技术制备YBCO高温超导带材，制备不同配比比例的化合物，将制备好的化合物通过升温、磁控溅射等方式在Ni基底板上制成YBCO高温超导带材。
ybco超导体临界温度
ybco超导体临界温度摘要：1.超导体的基本概念2.YBCO超导体的特点3.临界温度的概念及影响因素4.YBCO超导体临界温度的研究进展5.我国在YBCO超导体研究方面的成果6.YBCO超导体在各领域的应用前景正文：一、超导体的基本概念超导体（Superconductor）是一种在特定条件下电阻为零的导体。
超导体材料的研究和应用已成为当代物理研究的重要领域，尤其在新能源、高科技材料和量子计算等领域具有巨大的潜力。
二、YBCO超导体的特点YBCO（Yttrium Barium Copper Oxide）超导体是一种高温超导体，具有较高的临界温度，可在液氮环境下实现超导。
YBCO超导体具有以下特点：1.较高的临界温度：YBCO超导体的临界温度一般在90K（-193℃）左右，远高于其他传统超导体。
2.良好的电导性能：YBCO超导体在临界温度以下具有优异的电导性能，可用于输电、储能等应用。
3.抗磁性：YBCO超导体在临界温度以下具有抗磁性，可应用于磁浮、磁共振成像等领域。
三、临界温度的概念及影响因素临界温度（Critical Temperature，Tc）是指超导体从正常态向超导态转变的温度。
临界温度是超导体材料研究的重要指标，影响因素包括：1.材料成分：不同元素组成的超导体具有不同的临界温度，YBCO超导体的临界温度受钡、铜、氧原子比例的影响。
2.压力：压力对临界温度也有显著影响，一般情况下，压力增大，临界温度升高。
3.杂质：超导体中的杂质会影响其临界温度，通常杂质含量越低，临界温度越高。
四、YBCO超导体临界温度的研究进展随着科学技术的发展，对YBCO超导体临界温度的研究不断深入。
目前，研究者已经成功制备出临界温度达100K的YBCO超导体，为实现高温超导应用奠定了基础。
五、我国在YBCO超导体研究方面的成果我国在YBCO超导体研究方面取得了世界领先的成果，包括：1.成功研发临界温度达100K的YBCO超导体材料；2.突破YBCO超导体线材制造技术，实现了千米级连续纤维线材的生产；3.开展YBCO超导体在新能源、高速交通、医疗器械等领域的应用研究。
高温涂层超导基带及YBCO超导膜的织构研究的开题报告
高温涂层超导基带及YBCO超导膜的织构研究的开题报告
一、选题背景
超导技术在高能物理、能源等许多领域中具有广泛的应用前景，为了提高超导材料的性能，需要对超导材料的结构及其制备工艺进行深入研究。
其中，涂层超导基带和YBCO超导膜是目前应用较为广泛的超导材料，在其制备过程中，织构问题往往会影响材料的超导性能，因此织构研究是涂层超导基带和YBCO超导膜制备和应用的重要研究方向。
二、研究目的
本研究旨在通过细致的研究，探究高温涂层超导基带及YBCO超导膜的织构及其对超导性能的影响，为超导材料的制备提供理论基础和实验依据。
三、研究内容
1. 高温涂层超导基带及YBCO超导膜的制备工艺
2. 利用X射线衍射（XRD）等技术分析材料的晶体结构和织构特征
3. 探究织构对超导性能的影响，分析其机理
4. 对比分析不同制备条件下材料的织构和超导性能差异
四、研究意义
通过对涂层超导基带及YBCO超导膜的织构及其对超导性能的影响进行研究，可以为超导技术的发展提供新的理论依据和应用方向，促进其在高能物理、能源等领域的广泛应用。
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元素替代对高温超导体YBCO体系超导电性的影响摘要:简单介绍了高温超导体YBCO体系的基本特征,系统介绍了YBCO体系不同位置、不同元素替代对其超导电性的影响。
关键词:超导电性元素替代临界电流密度临界温度
自从1911年Onnes发现超导现象以来,人们在发现新材料和探索超导机理方面做出了不懈的努力,取得了丰硕的成果。
1986年初超导研究取得了突破性的进展,Muller和Bednorz发现了临界温度Tc超过30K的高温超导体BaLaCuO[1]。
1987年YBCO被发现,Tc超过90K[2],随后更高Tc的Bi系、Tl系超导体相继被发现,超导的实用价值大大提高。
但是高温超导体具有相干长度短,各向异性度高以及延展性差等缺点,而且由于弱连接的存在,临界电流密度Jc不高,使其在大电流强磁场方面的应用受到了限制。
当然,为了克服这些困难,一些新工艺不断地被采用,比如熔融织构生长法等,使得块状超导体的Jc大大提高。
元素替代是研究高温超导体的超导电性、晶体结构以及宏观性知之间相互关联的重要方法。
对于高温超导体,不仅交流损耗、Jc、磁滞回线等对微结构敏感,而且Tc也对微量杂质极为敏感。
因此采用不同元素替代(或掺杂)是研究和提高超导体性能的一种行之有效的方法。
YBCO体系因其具有完整的Cu-O面和Cu-O链结构及代表性的物理特性而备受人们的关注。
本文主要阐述YBCO体系不同位置、不同
元素的替代对其超导电性的影响。
1 稀土元素对Y的替代
利用稀土离子替代Y位主要是通过改变离子半径、价态、磁性等来探究高温超导机理。
除Pr、Tb、Ce外的镧系元素对Y位进行替代都能形成正交的123相,且Tc约有90K[3]。
由于稀土元素离子半径大于Y的离子半径,因此替代后系统的晶格变大,使形成123相的条件发生变化。
对Gd等磁性离子替代Y位的研究中发现,离子的磁性没有影响到Y系的超导电性,但随着Gd含量浓度的增加,局域电子密度减小,Tc增加[4]。
Pr替代Y位后会导致Tc大幅度下降,在替代量x大于0.5后不再具有超导特性,但仍为123单相。
研究表明,随Pr含量的增加,载流子浓度下降[5]。
由此可见,超导电性对载流子有依赖性,载流子浓度的变化会引起超导电性的变化。
2 Ca对Y的替代
对于Y系,当样品氧含量为最佳值时,Tc随Ca含量的增加而下降[6]。
当样品的氧含量不足时,Ca的掺入将使Tc提高[7],有时甚至能使样品由非超导相转变为超导相。
并且用Ca部分替代Y,可使样品的Jc 明显提高,正常态电阻Rn减小[8]。
Ca掺杂引起Y体系Tc下降的原因通常被认为是由于二价的Ca部分替代三价的Y而引起空穴增加或氧含量发生变化而导致的,当Ca含量较小时,由于Ca离子半径与Y接近,Ca更容易进入Y位,Ca替代Y时,掺杂离子中心将直接坐落于活跃
导通区,所以对Tc的影响较大。
3 La和Sr对Ba的替代
Ba位上通常用La、Sr作部分替代以研究晶体结构、氧含量、载流子浓度和Tc的变化及其之间的关系。
La或者Sr对Ba位的替代使体系从正交结构向四方结构变化,Tc降低[9],甚至超导电性消失,出现金属—半导体转变。
La离子替代Ba离子时,由于引入电子导致空穴浓度下降,Tc下降[10]。
而且La替代Ba会降低Cu-O链和Cu-O面之间空穴转移能力,这也是引起Tc下降的原因。
Sr离子替代Ba离子时也有这种情况,但出现一些反常现象,Tc随掺杂量非单调变化[11],在掺杂量达到50%是出现Tc的极大值。
实验观察到,由于制备条件的不同,Sr替代Ba可以导致晶体局域结构上的差别,从而导致Tc出现差别[12],而晶体的局域结构的变化主要反映在Ba(Sr)原子层及其周围的氧原子分布的改变。
当这种改变有利于Cu-O面的耦合时,Tc增加,反之则降低。
4 Ca对Ba的替代
对于Ca是替代Y位还是Ba位的问题,通常认为,当Ca含量较低时,Ca主要替代Y位[13]。
但当Ca含量较大时,也发生Ba位替代。
研究表明,过量掺杂样品中的一部分Ca有可能更多的占据Ba位,而Ca 替代Ba对Tc的影响是较小的,当Ca含量较大时(x＞0.1),影响Tc的主要因素是因为掺杂而生成第二相导致Tc降低,并且随着Ca含量继续
增大则将逐渐形成富Ca相[14]。
5 Mg对Ba的替代
随着Mg掺杂量的增加,样品的晶体结构逐渐由正交相向四方相转变,Tc总体呈明显降低趋势[15]。
这是由于Ba位Mg掺杂所引起的晶体结构变化对超导电性的影响。
YBa2-xMgx Cu3O7-y的晶体结构对超导电性存在着密切关联,随着掺杂量的增加,导致O偏离最佳位置,使载流子库Cu-O链不能通过O向Cu-O面提供载流子,从而影响了超导电性。
6 结语
通过不同元素、不同位置的替代研究发现,载流子浓度、有效氧空位等对超导电性的维持起着重要作用,Cu-O面是产生超导机制的重要单元。
在超导电性得以维持的条件下,部分替代可以提高Jc,可以用来寻找更加实用的超导体。
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