《二硼化镁颗粒超导体的特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二硼化镁颗粒超导体的特性研究（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、书书书第! 卷 第#期低!温!物!理!学!报$ % & ! !( % #! ) ) #年* *月+, - ( . / .0 123 (4 51 65 17 8 .9: . 3 4 823 .: ,; / - + /( % !1?和9 的置换反应制备了9 !复合超导体! 对其物理特性的研究发现在超导转变过程中A!#A!曲线出现了两个转变峰! 而在#!$测量中也观测到了电压的两次转变! 我们认为这起源于二硼化镁晶界效应的增强并利用二维渗流模型对这些现象进行了讨论关键词二硼化镁!颗粒超导体!晶界!渗流模型! # # = )9! = ? ) 6! = B )9*引!言! ) ) *年*月9 !的超导电
2、性被发现以来$*%! 这种临界温度高达= ) C的简单二元合金超导体引起了人们的强烈关注! 短时间内就对其进行了深入& 广泛的研究 5 D E F D & G H I J G E等人$!%的研究表明! 纯净的二硼化镁超导体晶界间不存在高温铜氧化物超导体中所具有的严重的弱连接效应 0 J K等人$?%则认为尽管纯净的9 !本身没有弱连接效应! 但当有杂质污染或者大量缺陷时!9 !也会表现出弱连接行为! 这种现象在; D I G H$=%制备的薄膜样品和$ 4 L E J K G K M %$#%制备的多孔二硼化镁块材中特别显著由于超导体的物理性质和晶界之间的连接状态密切相关! 所以研究9 !在掺
3、杂状态下的晶界效应有非常重要的意义我们利用传统的固相烧结法制备了含有9 1杂相的9 !超导体! 与纯的9 !超导体相比! 由于该材料中9 !晶粒之间含有较多的9 1绝缘相! 晶界效应得到了显著的强化通过对该样品A!#A!和#!$特性曲线的研究! 发现一些反常现象! 并用二维超导渗流模型对这一现象进行了初步解释!实验方法和结果我们是利用9 和!1?作为原料来制备二硼化镁的样品制备时! 首先把!1?和9 粉末按摩尔比*=的比例在氮气的保护下 防止9 的氧化( 研磨? )分钟以上! 使其混合均匀! 然后压制成饼状放入陶瓷坩锅中! 在真空加热炉里对其进行加热首先以每小时约! ) )N的升温速率从室温升
4、到= ) )N保温*小时! 再以每小时! ) )N的速率升到B ) )N! 保温 . O D J & D & & P Q D % !* B ? R % O!收稿日期! ) ) # S ) ? S ! B#期高召顺等! 二硼化镁颗粒超导体的特性研究*小时 然后以每小时* ) )N的升温速率升到T ) )N 保温*!小时 最后在真空状态下自然冷却到室温 便可得到该超导体我们利用日本理学的O D U S ! # # )转靶V射线衍射仪对该样品的成份和结构进行了分析 如图*所示 利用标准四引线方法测量了样品的!曲线和#!$曲线通过对样品的测试分析 我们发现! 第一 生成物中只含有9 1和9 !两相9
5、1和9 !在高温下没有发生反应9 1杂质没有改变9 !的晶体结构第二 大量9 1的存在对该体系的超导转变温度影响甚微 整个9 !#9 1超导系统仍具有较高的超导临界温度图*!样品的V射线衍射图图!样品的!和A!#A!特性曲线图?!样品的#!$特性曲线图!给出了样品的!和A!#A!特性曲线 可以很明显的看到在A!#A!特性曲线中出现了两个转变峰 这意味着除二硼化镁超导相外 还存在新的超导相 这个新的超导相可能是源于另一种超导化合物或者是晶界的超导转变我们测量了该颗粒超导系统在不同温度下的临界电流 如图?所示在测得的#!$曲线中 我们发现这样一个现象! 电#B!低!温!物!理!学!报! 卷压随着电
6、流经过一段缓慢的增长! 此时样品逐渐从超导态往正常态过渡! 电阻缓慢增大! 当电流达到一定值时! 电压有一个突变! 这个转变非常陡! 过了这个点之后! 样品电阻到达了正常态的值这一现象其他研究人员在9 !超导细线B#和; D!+ W?1颗粒超导体的#!$曲线中也曾观察到过#?物理模型和解释为了解释上述A!$A!曲线和#!$曲线中的异常现象! 我们采用超导渗流模型对这些现象进行了分析计算结果表明! 超导渗流可以引起A!$A!曲线和#!$曲线出现两次转变$ %二维渗流模型为了定性地说明9 !$9 1超导体中A!$A!曲线和#!$曲线中两次转变的成因! 我们采用较简单的二维渗流模型进行讨论从材料制备
7、的化学反应!1?X= 9 Y9 !X? 9 1中我们看出9 1对9 !进行了掺杂! 这一反应可以使9 1和9 !充分的混合! 形成均匀一致的超导$绝缘体网络结构! 我们把该超导材料看作一个由无穷多微小集团组成的二维体系在一定的温度下! 由于涨落效应! 每个微集团有一定几率%处于超导态随着温度的降低!%会逐渐增加当%达到渗流阈%&时! 整个体系内部形成无穷大超导渗流集团! 电阻消失我们考虑这样一个渗流模型% 认为每个微集团是一个导电键! 这些同样的导电键构成无限大二维正方网格! 称之为键渗流根据文献T# ! 由重整化群方法! 整个体系的平均电阻!&% 为!&%$!(!)&*)%(*)&*)%*
8、&*+!#%*)!* #%!*)=* #%?*&*同样由文献T# 我们建立微集团超导态几率%与温度的关系%& ! 然后可用&* 式计算系!图=!渗流模型计算的!和A!$A!特性曲线统电阻与温度的关系,&*!%# $-)&)& .!$!$!其中#是反映转变温度分布峰宽度的一个参量当超导材料含有两个超导相及非超导相时! 体系中超导态微集团所占份额为%&/-&)&Q D $!%/+*+0-&)&Q F $!%0+*其中& . /(& . 0是两个超导相最可几转变温度!%/(%0分别是与二相转变温度分布峰宽度有关的参量)/(0分别是两个超导相成分大小$& ( ) *颗粒超导体的!和+!+!特性曲线我们
9、的9 !$9 1体系中共含有9 !超导晶粒(9 !晶界和9 1绝缘体三相并假定除了临界温度和转变宽度有所不同外!9 !晶粒和9 !晶界低温下都具有超导性根据上述渗流模型! 我们选取9 !超导晶粒的临界温度& . /Y? Z C! 含量为) ?! 转变宽度BB#期高召顺等! 二硼化镁颗粒超导体的特性研究%$Y) = C9 !晶界的临界温度& . 0Y? C# 含量为) # 转变宽度%$Y) B C代入$*% 进行计算# 结果如图=# 可以看出# 与实验结果图!吻合的非常好$& $对#!$特性曲线两次转变的解释当传导电流很低时# 样品处于超导态 当电流超过临界电流后# 晶界的超导性即被破坏#此时样
10、品不再具有零电阻# 开始出现电压降# 当电流增大到一定的程度后# 样品中的超导晶粒也开始失超# 此时样品的电阻急剧增加# 在#!$曲线上表现为第二个跃变#结!论我们通过!1?和9 的置换反应制备了9 !复合超导体# 研究了A!&A!曲线和#!$曲线中的两次转变# 我们认为这起源于二硼化镁晶界效应的增强# 同时也说明了杂质对9 !的物理性质有着重要的影响# 在制作样品和讨论其输运性质时要加以考虑并运用渗流模型对该超导体的!和A!&A!曲线进行了计算# 在适当参数下# 理论曲线与实验曲线定性符合得相当好B!低!温!物!理!学!报! 卷!*0 ( D D O D H W#( D M D D D#89
11、 W E D K D M D#; G K J I D K #0 4 M J O J I H W#1 / 2 3 4 -#, % -$! ) ) *% #B ?! + 5 D E F D & G H I J G E#5 + % % & G #9 1 3 J M G &#G ID & 1 / 2 3 4 -#, % -$! ) ) *% #* T B!?/ 0 J K#,9 D % G E#G ID & 1 / 2 3 4 -#, % %$! ) ) *% # B ?!=; D I G HG ID &5 6 6 78% . 9 :8; - 2 28 . /$! ) ) #% #) ! ! # )
12、!#$ 4 L E J K G K M %#G ID & R % K A S O D I&) # ) ? B * =!B沈庆飞等 低温物理学报( ,$! ) ) !% #* * #!赵勇等 物理学报(, $* Z Z =% #* B Z ?!T段素青) 吴英凯 低温物理学报(% 0$* Z Z ?% #? T !1 2 3! 4 5 ! 3 4 1 6 3 75 89 4 : ; - (L ,% . 9 : ? & :# & . 7 , & ? - * & -# . / * A . / ?B * ? C - 4 : ? 2 9! ) ) = = =$3 G R G J !&9 1R % O _
13、 % H J I GH W _ G E R % K A W R I % E# J I QO D K G H J W O_ % A G ED K A % SE % K1 U J A G_ % A G ED HE D O D I G E J D & H# D H_ E G _ D E G AF E G _ & D R G O G K IE G D R I J % K8 %_ G D M HD E G% F H G E O G D H W E J K #!$R Q D E D R I G E J H SI J R#I %A J G E G K I % & I D G I E D K H J I J % K HD E GD & H % F H G E G AJ K#!$R W E ? A B C + D*9 !# E D K W & D EH W _ G E R % K A W R I % E#L E D J K F % W K A D E #_ G E R % & D I J K O % A G &! # #* = ) 9# = ? ) 6# = B ) 9TB
