Bi系超导材料的结构、制备及其应用StructurePreparationandApplicationofBi-systemSuperconductingMaterials

Bi系超导材料是重要的高温超导材料,在过去几十年里被广泛研究。本文概述了Bi系超导材料的研究意义,论述了其结构与特性,总结了Bi系超导带材的制备方法,最后展望了超导材料的应用前景。     

二硼化镁超导晶体的制备与形貌表征

利用镁助熔剂法制备出六方片状的二硼化镁（MgB2）单晶,并通过扫描电子显微镜和金相显微镜对MgB2晶体形貌进行了研究。结果发现,（111）、（101）和（011）晶面的生长速率远远大于（1-10）、（100）和（010）晶面生长速率,即晶体沿口或6轴的生长速率明显很大,而沿c轴的生长速率很小,甚至随着晶体生长并未发生变化。在MgB2单晶中首次观察到{0001}晶面层的解理与石墨相似,对MgB2单晶的生长机制进行了讨论。     

涂层导体在北京有色金属研究总院的研究进展

YBCO涂层导体即第二代高温超导带材,是实用化超导材料研究领域的热点.介绍了北京有色金属研究总院多年来在涂层导体制备技术方面所从事的研究工作,包括立方织构金属基带、隔离层、YBCO涂层的研究以及自主研发了多台连续的动态真空镀膜装置,例如磁控溅射、电子束蒸发、脉冲激光等.列举了所承担的科技部"863"和‘973'计划课题,涉及涂层导体研究工作的内容和取得的阶段成果.最后,展示了目前拥有的实验设施,掌握的制备技术,达到的技术水平和获得的专利.     

双面高温超导带材研究进展

介绍了采用反应溅射法制备双面Y<,2>O<,3>双面种子层长带材,通过引入水汽使Y原子在RABiTS基带上氧化成膜,同时有效的避免了基带的氧化.通过对工艺参数的优化,成功制备了高质量的Y<,2>O<,3>种子层,其面内面外半高宽仅为3.8°和1.4°,大大改善了金属基带的双轴织构特性,同时薄膜表面粗糙度仅为2.8nm.在制备的高质量种子层上采用溅射方法外延生长YSZ阻挡层和CeO<,2>模板层,薄膜表面光滑,并具有良好的均匀性和双面一致性.用双倒简靶溅射法制备YBCO超导层,采用旋转结合轴向自动进退,改善了薄膜受热不均的现象,获得了高质量的双面高温超导带材.其中短样双面临界电流Ⅰ<,c>之和超过了400 A/cm-w,同时成功制备了长度超过1米,Ⅰ<,c>>210 A/cm-W的双面高温超导带材.     

MOCVD法制备YBCO高温超导体所需前驱盐的制备研究

通过金属有机源化学气相沉积技术(MOCVD)已可制得Ic达280 A/cm,Ic×L为300330 A.m的高性能YBCO带材,表现出巨大的优势和诱人的应用前景。进一步提高前驱盐的挥发性和批次稳定性不但能降低YBCO带材的生产成本、也能提高其性能稳定性。本研究报道了MOCVD法制备YBCO所需β二酮中间体TMHD及其钇、钡、铜金属有机前驱盐的制备,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构予以确认;同时以金属钡与TMHD在正戊烷或正己烷中制备了无水β-二酮钡盐(Ba[tmhd]2),随后用五乙烯六胺为辅助配体(L)制备了挥发性更好的无水复合配体钡盐(Ba[tmhd]2.L),并通过热重分析技术比较了各前驱盐的挥发性,结果表明:辅助配体五乙烯六胺对提高钡盐挥发性作用显著。     

轴-径向磁通全超导同步电动机的磁场分析

为了简化传统超导电机的低温冷却系统,提出一种新型轴-径向磁通全超导同步电动机,分析该电机的结构特点和工作原理.利用三维有限元法计算了电机的空载磁场分布,对不同轴向超导励磁绕组下的磁场以及轴向磁路对径向磁路的影响进行分析,分析结果通过空载反电动势实验得到了验证.在样机结构基础上,提出一种新型转子结构方案,分析了2种转子结构下的气隙磁场,并对气隙磁密的谐波含量进行了比较,得出一些有益的结论,为该新型大容量电动机的优化设计和性能分析提供参考.     

预处理Jacobian-free Newton-Krylov法在求解超导电磁场问题中的应用

该文阐述了Jacobian-free Newton-Krylov (JFNK)法的基本原理及其双端预处理形式的迭代格式,选择处于时变(非均匀)外磁场中的二维超导体为研究对象,建立了基于矢量磁位法的控制超导体电磁特性的偏微分方程及相关的非线性有限元矩阵方程和数值迭代策略。以时变外磁场中具有高尺寸比的超导薄带的交流损耗问题和永磁外场中块状高温超导体的磁悬浮问题为计算实例,在肯定计算程序有效性的基础上,检验了预处理JFNK法求解这2类典型问题时的计算性能,证实了预处理JFNK法能较为快速地求解大型超导非线性电磁场问题,可作为开发超导电磁场数值计算程序的优选方法。     

Effect of dc biasing on YBCO/STO/LAO tunable microstrip filters

Abstract

One of the critical design aspects in ferroelectric tunable microstrip filters is choosing the right bias configuration, for large tunability as well as to maintain the filter's passband characteristics. This work is based on strontium titanate (STO) ferroelectric thin-film based tunable microstrip filters for cryogenic temperature applications. Large tunability factors have been demonstrated in YBCO/STO/LAO two-layered microstrip filters when operated at or below 77 K. The effect of the dc electric field (primarily responsible for tuning) and critical design parameters such as the insertion loss, frequency tunability, return loss, and bandwidth of superconductor/ferroelectric/dielectric microstrip tunable K-band microwave filters is discussed in this work.     

温度对TFA-MOD制备YBCO薄膜的影响

采用TFA-MOD方法在YSZ单晶基底上制备YBCO薄膜,主要研究高温热处理阶段温度对薄膜微结构和超导电性的影响。采用X射线衍射和扫描电镜分别对相组成与形貌进行分析。结果显示在800～830℃之间,能够获得纯的YBCO相,同时随着晶化温度的降低,薄膜面内a轴晶粒减少,有利于薄膜超导电性的改善。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的低温X射线衍射研究

测量了氧含量最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导体的低温X射线衍射。对于最佳掺杂样品,高精度的X衍射可以发现其(013),(103),(113)和(020)等衍射峰的d值的温度关系在Tc=91K附近有细微的异常,同时(103)、(013)和(113)等衍射峰积分强度均在Tc附近出现明显的反常变化。例如,(103)和(013)的峰强度先有所下降,然后又增加,而在Tc处形成一个极小值。衍射峰强度的变化通过Debye-Waller因子反映出晶格振动频率等变化,在此基础上探讨了与CuO2平面有关的声子频率的可能变化。结果说明,即使在非传统的d-波超导体中,晶格振动在Tc附近也可能存在可观测的变化,声子在高温超导机制中究竟起了什么作用值得深究。