利用电镀法制造成功MgB_2超导薄膜

日本的物质材料研究所与日本原子能研究所的科研人员协作 ,研究成功了利用电镀法制取二硼化镁(ＭｇＢ2 )超导薄膜的新技术。他们把氯化镁、氯化钠、氯化钾与硼酸镁按 10∶5∶5∶2的摩尔比混合后 ,在氮气氛中加热到 60 0℃获得熔融的电解浴。在实验时通入电压为 4Ｖ的直流电经过 1ｈ获得了厚度为 4 μｍ的ＭｇＢ2 镀膜。因为只浸渍在上述熔融盐浴中进行电镀 ,所以生产成本要比蒸镀法 (真空镀膜 )便宜得多 ,而且能够在任何形状材料的表面上形成均匀的超导薄膜 ,所以适用范围很广。在铜线上镀覆这种超导膜后 ,即可用作配线 ,其薄膜材料则可用于…     

热丝化学气相沉积法原位制备的MgB2超导薄膜

用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在蓝宝石基片上原位制备了MgB2超导薄膜,并用XRD、SEM和dc SQUIDs研究了基片温度和时间对薄膜相组成、表面形貌和超导临界转变温度Tc的影响.结果表明,HFCVD原位生长MgB2薄膜可以抑制MgO杂质的生成.基片温度在500℃以下,MgB4杂相容易出现;在500℃以上时,可以消除MgB4杂相;在600℃时,获得了纯单相的MgB2薄膜,其超导临界转变温度达到36 K.随基片温度升高,薄膜结晶性、致密度和超导临界转变温度提高.     

无定形碳掺杂对MgB2超导块材微结构及超导电性的影响

以无定形碳粉末作为掺杂物质，通过固相烧结的方法，在750℃，高纯氩气保护下，热处理2h制备了MgB2-xCx（x=0，0．05，0．10，0．20，0．30）超导块材。用X射线衍射（XRD）仪，扫描电子显微镜（SEM）和物性测试仪（PPMS）对样品的微观结构和超导电性进行了系统分析。结果显示，在750℃热处理条件下，有部分碳进入MgB2的晶格中，其余碳处于MgB2的晶界处。少量碳掺杂可以有效细化MgB2晶粒，并改善MgB2的超导电性。MgB19C0.1块材的临界电流密度（Jc）在20K，3T条件下达到8×10^4A／cm^2，表明无定形碳掺杂可有效提高MgB2的磁通钉扎。     

MgB2薄膜的生长和超导特性

新型MgB2超导体的发现引起了科技应用领域的极大兴趣，它不仅具有创纪录的高超导转变温度(39K)，而且具有高的临界电流密度(在零场，4.2K温度下，Jc~106A/cm2)和大的相干长度(~5mm)，使它成为非常适合作超导电子学应用的候选材料。这一新材料发现之后不久即制作出MgB2超导线(带)，有关薄膜的研究也有了很多报道。约瑟夫逊结是电子学应用的基础，因此制备高质量薄膜是非常重要的。制备MgB2薄膜主要有两种技术，一种称为先位法(ex-situ)，另一种是原位法(in-situ)。因为先位法不适合用来制作约瑟夫逊结，所以原位法就成为制作电子学应用薄…     

MgB2薄膜的有效磁通钉扎

MgB2超导体是近年来材料界关注的焦点,长期从事超导材料研究的刘春芳教授就近期国内外MgB2的研究进展状况做了以下重点报道。     

预热温度和真空度对自蔓延法制备MgB2超导块材的影响

用自蔓延(SHS)法成功制备了MgB2超导块材.B,Mg合成MgB2是放热反应,预热温度和真空度是影响MgB2性能的主要因素,当预热温度太低时不能用电弧引导反应,理论计算和实验结果表明预热温度应该大于484 K,但预热温度太高会使部分MgB2分解为MgB4和MgB7,当预热温度为520K,真空度为2.4×10-3Pa时,试样的临界温度Tc=38.45K,温度转变宽度小于0.4 K,临界电流密度Jc=1.60×106A/cm2(10 K,0.5 T),1.65×106A/cm2(20 K,0 T).试样的致密度较低时,结构为层状,层与层之间有空洞,每层由颗粒状晶粒组成,颗粒尺寸为2 μm～5 μm.SHS法制备MgB2超导块材工艺简单、反应时间短(3 s～5 s).     

连续工艺制备的MgB2超导线的传输电流特性

美国高新技术研究所(HTR)采用连续装管成型(CTFF)粉末装管技术(PIT)制备了MgB2/Fe复合线。目前已制备出直径为1.2mm的先驱线(包Fe的Mg+B混合粉),长度达70m。在800℃～950℃处理3min～30min的短样品,传输临界电流密度(Jc)在4K/4T下达到(2～3)×104A/cm2,在4K/2T下达到4×104A/cm2,在4K自场下外推的Jc最少达到2×105A/cm2。用磁测量方法得到的Jc与外推得到的传输临界电流值差不多。     

高质量的干净极限与脏极限MgB_2超导薄膜

利用混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition),在0001取向的SiC和Al2O3上原位制备了高质量的c轴外延MgB2薄膜,样品具有高于41K的零转变温度,超导剩余电阻率ρ(42K)<0.5μΩcm,很好地吻合第一原理计算的干净极限行为。X射线相分析图谱上没有MgO的衍射峰出现说明这种方法极大程度上避免了MgB2制备过程最易出现的氧污染。较高的磁电阻和低温低场条件下不存在磁通跳跃都说明了样品非常干净。借助一种改进的双加热丝装置,我们在干净MgB2样品基础上实现了可控的碳掺杂,掺碳后的样品超导临界温度下降,剩余电阻率升高,电子平均自由程由于杂质散射作用的增强而得到显著抑制,为符合脏极限的超导样品。     

MgB2超导带的中子散射研究

人们之所以特别关注MgB2 超导体的研究开发 ,是因为这种超导体不仅具有近 40K的超导转变温度 ,而且具有低的制作成本和高的临界电流密度 ,是一种很有应用前途的超导材料。为使这种应用变为现实 ,必须确定最适合的制备工艺方法。粉末装管法是目前最合适的方法之一 ,主要包括原位法(in -situ)和先位法 (ex -situ)。为使这种方法最佳化 ,必须深入研究不同工艺阶段的影响。无论对基础研究还是应用研究来说 ,中子辐照都是研究材料结构特性的最有力的工具之一。由于中子对固态材料具有较大的穿透深度 ,所以可用来在不破坏样品的情况下研究复合材…     

具有高传输电流的机械强化MgB2超导线

为设计制造MgB2超导线,需要考虑几方面的问题.首先,就标准线圈绕制工艺而论,线材具有的几何形状比带材更合适.第二,用粉末装管工艺(PIT)制备MgB2线时,虽然可以用商品MgB2粉,但缺点是芯丝不能延性变形.如果用镁和硼混合粉制备MgB2线,虽然延性变形性能有所改善,但缺点是粉末粒子较粗,导致MgB2不均匀.     

交流和直流应用的Cu/Fe/MgB2超导线和MgB2/YSZ/Hastelloy涂层超导体

目前 ,MgB2 超导体的研究关注点主要集中在 3个方面 :临界温度Tc;不可逆场Hirr;临界电流密度Jc 和磁场的关系。尽管Nb基A— 15型超导体和MgB2 超导体的晶体结构和电子结构有很大不同 ,但是在钉扎机制以及受钉扎机制所制约的Jc 和磁场的关系方面 ,这 2种超导体非常相似。在具有高密度缺陷的MgB2 薄膜中 ,Jc 和磁场的关系曲线具有一个很高的平台 ,这说明如果进一步引入纳米尺寸的缺陷 ,从原理上讲还可以进一步提高MgB2 涂层导体的性能 ,甚至可能超过Nb3Sn。Nb3Sn和MgB2 超导体的临界电流数据在 10T时几乎重合 ,这说明MgB2 超导体具…     

低温合成MgB2超导体成功

2002年10月日本粉末技术研究所、大阪大学焊接科学研究所以及冈山大学环境理工学院联合采用机械研磨连接技术(MCB)在低温成功合成了二硼化镁(MgB2)超导体。MCB是一种用机械的方法使不同的超微粒子化学结合的技术。由于在低温下使原始材料牢固地结合在一起，所以材料具有更好的性能。将硼粉和镁粉按2:1摩尔比混合，进行MCB处理后，在500℃左右烧结，低温合成了MgB2超导体。电子显微镜和磁化率测量表明，合成的MgB2超导体具有良好的性能。如果用一般研磨方法混合原始粉，在650℃左右烧结才能开始得到有超导电性的样品，可是采用MCB技…     

单芯MgB2超导带的制备和特性

自发现具有39 K转变温度的MgB_2超导体之后,人们很快便开始研究将它制作成能实用化的超导材料。到目前为止,在所有报道的数据中,用先位法(ex situ)工艺制作的铁壳和镍壳单芯MgB_2超导体具有最高的临界电流密度。在4.2 K,零场下,外推的短试样临界电流密度为10~6 A·cm~(-2)。开发MgB_2超导体的主要关键点在于,首     

MgB2超导薄膜的化学气相沉积

探索了采用化学气相沉积法，在LaAlO3单晶基片上原位制备了MgB2超导薄膜。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的相纯度不理想，扫描电子显微镜(SEM)观察表明薄膜的表面比较粗糙，用标准四引线法测得薄膜的起始转变温度（Tconset)为30K，零电阻温度(Tc0)为18K。     

烧结温度对MgB_2超导线材微观结构及超导电性的影响

使用干燥的B粉和Mg粉,采用分步反应法制备了SiC(40～45 nm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜,研究了不同烧结温度对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线。结果表明:热处理温度对线材的微观结构有显著影响,适宜的热处理温度可提高C原子实际进入晶格取代B原子的数量。在750℃×2 h,C原子替代B的取代分数达3.73%。分步反应法制备MgB2超导线材可有效地引入B位C掺杂,从而提高线材在高磁场下的载流能力。     

在蓝宝石基片上制备高质量的Tl-2212超导薄膜

在蓝宝石衬底上生长高质量Tl-2212薄膜的制备方法。在最佳退火条件下,对蓝宝石(1102)基片和CeO2缓冲层进行高温热处理,所生长500nm厚的Tl-2212薄膜具有优良的面内和面外取向,薄膜的超导电性得到大幅度提高,其临界转变温度(Tc)达到107.5K,在液氮温度下,临界电流密度为(Jc)3.6MA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约为263μΩ。     

MgB2超导材料的若干应用研究

MgB2超导材料具有满足实用化要求的超导参数和低廉的原材料及制造成本，为超导应用提供了新的契机。     

Cu／Fe／MgB2超导线的交流和直流损耗

目前,MgB_2超导体的研究关注点主要集中在3个方面:临界温度Tc;不可逆场Hirr;临界电流密度Jc和磁场的关系。尽管Nb基A-15型超导体和MgB2超导体的晶体结构和电子结构有很大不同,但是在钉扎机制以及受钉扎机制所制约的Jc和磁场的关系方面,这2种超导体非常相似。在具有高密度缺陷的MgB2薄膜中,Jc和磁场的关系曲线具有一个很高的平台,这说明如果进一步引入纳米尺寸的缺陷,从原理上讲还可以进一步提高MgB2涂层导体的性能,甚至可能超过Nb3Sn。Nb3Sn和MgB2超导体的临界电流数据在10T几乎重合,这说明MgB2超导体具有很好的应用前景。英国剑…