MgB2超导电性研究进展

2001年1月所发现的MgB2超导体具有39K的临界转变温度,是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体.它可能做为一种新型低成本高性能超导材料而受到广泛关注.本文简述了近期对MgB2超导体的研究工作,介绍了近期主要有关MgB2超导体电子结构研究和应用开发的工作,着重叙述了关于MgB2超导机制的研究.     

溶胶-凝胶法制备MgB_2超导纳米线

采用溶胶-凝胶法和在Ar气氛下热分解技术,制得了MgB2超导晶态纳米线。利用XRD对样品进行物相分析,表明有MgB2生成。通过扫描电子显微镜(SEM)对样品进行形貌分析,证实制备出了MgB2纳米线。样品的超导特性通过电阻随温度变化的测量得以证实,其超导临界转变温度Tc为19.4K。此外,对比分析了溶胶-凝胶法粉末和传统固相烧结粉末的异同。     

电子束退火制备二硼化镁超导薄膜的可行性研究

提出了电子束退火制备MgB2超导薄膜新工艺。在对电子束退火制备MgB2超导薄膜可行性进行理论研究的基础上,使用EBW-6型电子束热处理设备,在真空度5.0×10-3Pa、加速电压40 kV、束流2mA、束斑14.2mm、退火时间1.5 s的条件下对[B(10 nm)/Mg(15 nm)]4/SiC夹层结构前驱膜进行了退火实验,得到了零电阻温度为30.3K、转变宽度ΔTc为0.4K、临界电流密度(5 K、0 T)为5.0×106A/cm2、表面平整的MgB2超导薄膜。证明了电子束退火制备MgB2薄膜是切实可行的。该工艺可以推广到大面积MgB2超导薄膜和MgB2线带材的制备。     

Campbell法研究MgB_2临界电流密度

PIT(powder in tube)法制备了MgB2超导材料;用Campbell法测量了样品的外加交流磁场bac与磁通渗透深度λ′的关系,并计算得到样品在外磁场中的临界电流密度;讨论了bac-λ′,曲线误差形成的原因和选取曲线平稳部分为计算有效段原则;Campbell法测量考虑了样品的整体结构影响电流的特性,得到的结果更切合超导材料的实际临界电流密度。     

芘掺杂对MgB_2薄膜超导性能的影响

采用芘粉(C_(16)H_(10))作为掺杂物,利用化学气相沉积法,制备了不同掺杂量的MgB_2超导薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电镜和综合物性测量系统对样品的晶体结构、表面形貌和超导电性进行了系统分析。结果显示,随着C_(16)H_(10)掺杂量的增加,晶格常数a逐渐变小,MgB_2的晶粒逐渐细化。所有的掺杂样品都表现出比纯净样品更好的载流能力。当C_(16)H_(10)掺杂量达到0.2g时,MgB_2薄膜的临界电流密度(Jc)和不可逆场表现出最佳的性能。掺杂0.2g的样品在5K,3T的Jc为1.12×10~4 A/cm~2,高于纯净样品Jc一个数量级,说明了掺杂样品的磁通钉扎能力得到了显著的提高。     

新型超导体MgB2及其掺杂研究

MgB2是在2001年新发现的超导材料.它作为一种新型超导体材料备受关注且发展迅速,但其较低的不可逆场和较小的高磁场临界电流密度已成为阻碍其发展的关键.化学掺杂由于具有方便快速、能均匀改性等优点而成为当前提高MgB2超导性能的研究热点.重点评述了有关MgB2的元素或化合物掺杂研究的国内外最新进展,并从基础和应用的角度提出了MgB2超导材料需要深入研究的问题.     

二硼化镁超导线带材及磁体应用研究进展

由于具有超导转变温度（39K）较高,晶体结构简单,原材料成本低廉以及长线制备容易等一系列特点,金属间化合物二硼化镁（ MgB2）超导体自2001年被日本科学家发现以来,引起人们广泛的关注,被认为是目前最有可能首先实现大规模工业应用的超导材料。尤其在制冷机工作温度（15～20 K）、较低磁场（1～2 T）条件下的医疗核磁共振成像仪（ MRI）超导磁体应用上有着广泛的前景。本文主要围绕实用化 MgB2超导长线（带）制备研究而展开,重点回顾了近年来粉末套管法、连续粉末装管成型法及中心镁扩散法等MgB2超导线（带）材制备及加工方面的最新研究进展;同时综述了在 MgB2超导线带材工程临界电流密度性能改进方面的最新研究工作;最后,对近几年来 MgB2超导磁体及线圈等应用研究进展进行了回顾。     

MgB2超导电性研究进展

2001年1月所发现的MgB2超导体具有39K的临界转变温度，是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体，它可能做为一种新型低成本高性能超导体材料而受到广泛关注。本文简述了近期对MgB2超导体的研究工作，介绍了近期主要有关MgB2超导体电子结构研究和应用开发的工作，着重叙述了关于MgB2超导机制的研究。     

TES用超导薄膜制备及特性研究

超导转变边沿传感器(TES)是光强单位坎[德拉]量子化所需的单光子探测器,金属超导薄膜物理特性的研究是TES研究的基础.采用不同电源功率磁控溅射制备高纯Al、Ti超导纳米薄膜,分析其薄膜生长速率随气压和功率的变化.利用表面应力仪及电学测量仪,分析薄膜表面应力及电学特征.最后将薄膜放入商用稀释制冷机中,进行超低温测试,获...     

二维超导η-Mo3C2薄膜的可控制备

二维超导体具有丰富的物理特性和非常广泛的潜在应用.最近,有报道制备出具有二维超导特性的α-Mo2C和面心立方Mo2C,这些材料为碳基超导的研究带来了新的方向.碳化钼具有多种晶体结构,除了目前已经被制备的种类外,二维碳化钼尚没有新的晶体结构被制备出来,这或许是因为在制备过程中缺乏额外的能量供给.在本工作中,我们进一步发展...     

Fabrication and Transport Properties of MgB2 Thin Films and Tunnel Junctions

We report on fabrication and characterization of MgB₂ thin films and tunnel junction structures. The MgB₂ films were prepared on Al₂O₃, Si, glass, and plastic foil substrates by either vacuum codeposition of boron and magnesium, or high-temperature magnesium annealing of boron films. The crystalline structure of our films depended directly on the method of preparation. The films prepared by codeposition and postannealed in Ar atmosphere were amorphous with nanocrystal inclusions and were characterized by very smooth surfaces. On the other hand, the boron-precursor films annealed in magnesium vapor were rough, polycrystalline with approximately 1-m-diameter single-crystal blocks. Because of their surface quality, the amorphous films were used for preparation of point contact junctions and for optical characterization. The point-contact spectra of tested junctions exhibited a two-gap structure. The MgB₂ polycrystalline films was used for bulk transport studies. The best films were characterized by the critical temperature T _c of up to 39 K and the current density j _c at 4.2 K of about 10⁷ A/cm².     

Normal-State Optical Response Functions of MgB2 Superconductor

The reflectivity of superconducting MgB₂ (T _c = 39 K) has been measured on a randomly oriented thin film at room temperature over a wide-range of frequencies, 20 < 100000 cm^–1. The conductivity shows highly metallic behavior but cannot be explained with a simple Drude model alone. The electronic contribution is analyzed by a generalized Drude model. The scattering rate 1/() and the mass renormalization ratio m*()/m = 1 + () exhibit clear frequency dependence. The electron–phonon coupling strength is estimated to be 1.5 ± 0.5 while the plasma frequency _p is 2.4 eV.     

Current noise in MgB2 superconducting thin films

In this paper we present some experimental results concerning the current noise produced during the resistive transition in MgB₂ thin films. Preliminary investigations evidenced the presence of electrical noise whose power spectrum has a region of the 1/fⁿ type with n 3. We suggest that the noise may originate from abrupt rearrangement of the current distribution inside the specimen during the percolative process of a diphasic system. Experimental measurements of the spectral components of the current noise taken during the resistive transition will be given and discussed.     

纳米Al粉掺杂对MgB2 超导块材超导电性和显微结构影响

以纳米Al粉为掺杂物质，借助超声分散，较好地解决了纳米Al粉的团聚及其与B粉的均匀混合问题，制备出了1mol％、2mol％、5mol％、8mol％纳米Al粉掺杂的MgB2超导块材，并对掺杂效果和机理进行了研究．物相和显微结构分析表明，Al能够替代Mg进入MgB2晶格内，并导致MgB2的晶胞参数a、c逐渐降低，其中c的降低幅度较大．随着Al掺量的增加，MgB2的临界温度疋逐渐降低，由未掺杂时的38．5K降低至掺杂8mol％Al时的35．5K．超导电性研究结果表明，纳米Al粉掺杂，在低温、高场、低掺杂量的条件下可以改善MgB2的超导性能，掺杂量过大反而抑制MgB2的超导性能，2mol％的纳米Al粉掺杂效果最好．     

掺杂和辐照对MgB2超导电性影响的研究进展

分别从掺杂和辐照两个方面论述了改善MgB2超导电性的研究进展.研究发现:虽然只有少数掺杂物可以提高MgB2的临界转变温度,但几乎所有的掺杂都会提高样品的临界电流密度Jc和不可逆场Hirr.在所有的掺杂物中,SiC掺杂取得了最好的效果.另外研究发现,通过一定程度的辐照也可以提高MgB2的超导电性,但辐照存在一个最佳的剂量,过量的辐照会产生破坏作用.     

溶液法制备MgB2超导膜研究

介绍了利用溶液法制备Mg(BH4)2前驱体,进而在衬底上涂抹粘稠的Mg(BH4)2乙醚溶胶(Mg(BH4)2.Et2O)制备MgB2厚膜的方法,也可称为溶胶凝胶法制备MgB2。运用此种方法制备出了10μm级厚度、转变温度达到37 K的MgB2超导厚膜。这种方法设备简单、制膜所需温度低、原料便宜,并且无毒无污染。更为重要的是,这种方法克服了困扰工业上因为硼(B)在采购、运输和存储过程中易于氧化的缺点,可以通过将Mg(BH4)2.Et2O溶胶直接在衬底上均匀甩胶,进而大规模制备MgB2带材。可见溶液法制备MgB2是一种有着很大应用潜力的方法。     

MgB2超导膜制备技术

介绍了自MgB2超导电性被发现以来,用于制备MgB2薄膜/厚膜的各种基片、主要生长方法以及退火工艺,简单概述了薄膜制作超导隧道结方面的研究状况.     

高传输特性的MgB2成材研究进展

MgB2高温超导体的发现，掀起了面向应用的MgB2成材研究的热溯。综述了MgB2线带材和薄膜的成材研究进展及应用前景。     

提高MgB2超导体临界电流密度的研究进展

临界电流是超导体载流能力大小的重要表征,论述了制备工艺、元素掺杂和物理场对MgB2超导体临界电流密度的影响.使用非晶态高纯硼粉制备致密的MgB2试样有利于样品临界电流密度的提高,添加SiC或者Ti也能起到提高临界电流密度的作用,质子照射使MgB2试样在高磁场条件下的临界电流密度增加,强磁场下烧结则有利于提高MgB2样品临界的传输电流密度.