本文關(guān)鍵詞：光學(xué)浮區(qū)法制備新型高溫超導(dǎo)單晶　出處：《東南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： Bi-2212單晶 光學(xué)浮區(qū)法 上臨界場 各向異性

【摘要】：對于高Tc銅氧化物超導(dǎo)體來說,空穴載流子濃度對正常和超導(dǎo)態(tài)性質(zhì)有著非常重要的作用,理解超導(dǎo)與載流子濃度之間的關(guān)系是闡述超導(dǎo)機(jī)理非常重要的一步。大量研究致力于闡述超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc與二維Cu-O面上氧含量也就是空穴載流子濃度的關(guān)系。在Bi-2212系統(tǒng)中,發(fā)現(xiàn)通過改變載流子濃度,Tc可以在很大的范圍內(nèi)變化。對于Bi-2212體系來說,控制載流子濃度可以通過離子摻雜和氣氛退火改變氧含量及分布來實現(xiàn)。Bi系的載流子是空穴并且Cu02面的空穴載流子濃度決定晶體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度Tc,而空穴載流子濃度決定于氧含量,因為每個多余的氧原子會產(chǎn)生兩個空穴。大量的實驗表明,Bi-2212單晶的氧含量和分布對其超導(dǎo)性質(zhì)有非常大的影響。論文目的是通過光學(xué)浮區(qū)法制備高質(zhì)量的Bi-2212單晶,光學(xué)浮區(qū)法作為一種單晶制備的方法,可以制備大塊高質(zhì)量的Bi-2212單晶。然后將解理的單晶進(jìn)行退火處理,分為空氣中不同溫度下的退火和相同溫度下不同氧壓下的退火。研究退火對單晶氧含量的影響,由此分析退火對Bi-2212單晶結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性質(zhì)的影響。首先,將Bi-2212單晶在空氣中不同溫度下退火,退火溫度分別為300℃、400℃、450℃、500℃和600℃。對所有的退火樣品利用XRD、SEM、和電磁輸運(p-T和M-T)進(jìn)行物性測量。XRD結(jié)果表明單晶為正交晶格結(jié)構(gòu),隨著退火溫度的增加單晶c軸的值減小,也就是氧含量增加。而p-T和M-T數(shù)據(jù)結(jié)果表明,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc隨著退火溫度增加而減小。這個結(jié)果表明退火溫度對單晶的氧含量有影響,使得單晶的c軸參數(shù)和超導(dǎo)溫度Tc都發(fā)生改變。然后,將Bi-2212單晶在450℃進(jìn)行不同氧壓下的退火,退火氧壓分別為10bar和100 bar。對退火后的單晶樣品利用XRD、SEM和電磁輸運(p-T和M-T)進(jìn)行物性測量。結(jié)果表明高氧壓退火得到過摻雜單晶,單晶的Tc隨著退火氧壓的增加而減小,退火氧壓在很大程度上影響了樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度Tc。而XRD數(shù)據(jù)的結(jié)果表明單晶的c軸晶格參數(shù)隨著退火氧壓的增加而變小。Tc和c軸晶格參數(shù)的關(guān)系表明Tc的變化與Bi-O層和Cu-O層氧含量增加和氧重新分布有關(guān)。測量單晶在不同大小外加磁場下的R-T,外加磁場分別平行和垂直于c軸。由此可以得到單晶不同方向的上臨界場μHc2和溫度T的關(guān)系圖,可以看出Bi-2212單晶具有各向異性的本質(zhì)。根據(jù)WHH理論,得到T=0時不同方向上的μHc2(0),由此可計算Γ=μH-2.(0).μHc2//(0),這個值隨著退火氧壓的增加而減小,表明單晶的各向異性隨著退火氧壓增加而變小。
[Abstract]:For the high Tc cuprates, hole concentration plays a very important role in the normal and superconducting properties, the understanding of the relationship between superconductivity and carrier concentration is on the superconducting mechanism is an important step. A lot of research aims to expound the superconducting transition temperature Tc and 2D Cu-O surface oxygen content is between hole concentration. In Bi-2212 system, by changing the carrier concentration, Tc can change in a large range. For Bi-2212 system, the carrier can control the carrier concentration by ion doping and annealing changed the oxygen content and distribution system is to achieve the.Bi superconducting transition temperature Tc hole and the hole concentration determine crystal Cu02 the hole concentration and depends on the oxygen content, because each extra oxygen atom will produce two holes. A large number of experiments show that Bi-22 The oxygen content of 12 single crystal and distribution has great influence on the superconducting properties. The purpose of this paper is to prepare high quality Bi-2212 single crystal by optical floating zone technique, as a method of preparation of single crystal optical floating zone method can prepare bulk high quality Bi-2212 single crystal. Then single crystal cleavage annealing, divided into different annealing oxygen pressure under different temperatures and different annealing temperature in air. The effects of Annealing on the oxygen concentration, the analysis of the effect of Annealing on Bi-2212 crystal structure and superconducting properties. Firstly, the Bi-2212 single crystal in the air under different temperature and annealing, the annealing temperature was 300 degrees. 400 degrees, 450 degrees, 500 degrees and 600 degrees. For all the annealed samples by XRD, SEM, and electromagnetic transport (p-T and M-T) by physical property measurement results show that single crystal.XRD orthogonal lattice structure, with the increase of annealing temperature of single crystal c axis value reduction Small is the increase of oxygen content. The p-T and M-T data. The results show that the superconducting transition temperature Tc decreases with the increase of annealing temperature. The results showed the effect of oxygen content on the crystal annealing temperature, the c axis parameters of single crystal and temperature superconducting Tc are changed. Then, the Bi-2212 single crystal under different oxygen pressure the annealing at 450 DEG C, annealing oxygen pressure were 10bar and 100 bar. with XRD single crystal samples after annealing, SEM and electromagnetic transport (p-T and M-T) were measured. The results show that the properties of high oxygen pressure annealing have been doped single crystal single crystal, Tc decreases with the increase of annealing oxygen pressure, annealing oxygen pressure greatly influences the superconducting transition temperature of Tc. samples and XRD data showed that the relationship between C axis crystal lattice parameters increase with the annealing oxygen pressure decreases.Tc and C axis lattice parameters showed that Tc changes with Bi-O layer and Cu-O layer of oxygen content The increase and redistribution of oxygen. Measuring single crystal in different size under applied magnetic field R-T, the magnetic field is parallel and perpendicular to the c axis. The diagram of critical field Hc2 and temperature T so we can get the single crystal in different directions, we can see that the Bi-2212 crystal is anisotropic in this matter. According to the theory of WHH T=0 when the different directions of the Hc2 (0), from which we can calculate the gamma = H-2. (0). Hc2// (0), this value decreases with the increase of annealing oxygen pressure, the anisotropic single crystal with the increase of annealing oxygen pressure becomes smaller.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O782

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本文編號：1379026