【摘要】：高的臨界電流密度和小的磁弛豫仍然是高溫超導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用的主要挑戰(zhàn),目前,通過超導(dǎo)的結(jié)構(gòu)非均勻性來提高渦旋釘扎進(jìn)而改善臨界電流密度(Jc)的方法有:化學(xué)摻雜、高能離子輻照或注入、非超導(dǎo)二次相的引入等。通過化學(xué)摻雜可增加磁通釘扎中心密度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Jc的提高或者誘導(dǎo)超導(dǎo)性能的產(chǎn)生,高能離子輻照同樣是引入點(diǎn)狀或柱狀缺陷等來增加釘扎中心密度。但是,過量的摻雜或者高劑量的輻照也在破壞樣品的超導(dǎo)電性,降低超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc),以致失超。相比之下,高壓對高溫超導(dǎo)體特別是鐵基超導(dǎo)體的磁通釘扎效應(yīng)的研究比較少,我們課題組的前期工作中,發(fā)現(xiàn)了高壓效應(yīng)可以增強(qiáng)鐵基超導(dǎo)體的Tc和Jc。事實(shí)上,壓力對于Jc和磁通釘扎的增強(qiáng)還具有很多的優(yōu)點(diǎn):1)減小晶格參數(shù)并縮小晶胞尺寸,降低各向異性;2)改善晶界的連接性,克服弱連接問題;3)通過增加缺陷引入更多釘扎中心,導(dǎo)致Jc進(jìn)一步提高。由于二元鐵基超導(dǎo)體FeSeo.sTeo.s結(jié)構(gòu)簡單,便于人們對鐵基超導(dǎo)機(jī)理的研究,受到了人們的廣泛關(guān)注;本論文我們研究了高壓下鐵基超導(dǎo)11相FeSe0.sTe0.5單晶樣品的超導(dǎo)電性、臨界電流密度、不可逆場以及磁通釘扎機(jī)制等。通過磁弛豫方法我們首次報(bào)道了高壓下Fe1-xCoSeo.sTeo.s單晶的渦動動態(tài),根據(jù)集體蠕動理論和擴(kuò)展的Maley方法,我們發(fā)現(xiàn)磁衰變速率被高壓顯著抑制。另一方面,超導(dǎo)類晶體或薄膜不利于高溫超導(dǎo)體的技術(shù)應(yīng)用,超導(dǎo)的實(shí)際應(yīng)用主要來自金屬基帶上外延生長的涂層導(dǎo)體,即高溫超導(dǎo)帶材。目前制備涂層導(dǎo)體技術(shù)已比較成熟,并具有高的載流能力,實(shí)現(xiàn)了很多領(lǐng)域在場的應(yīng)用,如磁體,限流器,變壓器,電動機(jī),發(fā)電機(jī)和飛輪等等。但很少有關(guān)于涂層導(dǎo)體壓力效應(yīng)的報(bào)道。因此,我們針對于高壓下Y(Dyo.5)Ba_2Cu_3O_7-δ涂層導(dǎo)體的臨界電流密度和磁弛豫做了全面的研究。原位壓力方法的重要意義在于針對于鐵基超導(dǎo)體和Y(Dyo.5)Ba2Cu307-Tδ涂層導(dǎo)體仍然有非常大的空間進(jìn)一步顯著增強(qiáng)磁通釘扎和臨界電流密度。下面具體介紹我們的研究內(nèi)容和成果:1.研究了磁性 Co 摻雜的 Fe1-xCoxSe0.5Te0.5(x = 0,0.03,0.05)單晶樣品的 Jc、上臨界磁場(Hc2)、不可逆場(Hirr)、釘扎能(Uo)和釘扎機(jī)制,結(jié)果顯示,當(dāng)x = 0.03時(shí),Jc和U0分別可以提高至12倍和4倍之多,同時(shí),對Tc、Hc2以及Hirr的影響很小,而且3at.%Co-doped樣品的主要釘扎機(jī)制是由于缺陷密度的分布導(dǎo)致電子運(yùn)動的平均自由程在空間的漲落釘扎。根據(jù)傳輸電性以及磁性數(shù)據(jù)的分析,我們還獲得了 3at.%Co-doped樣品的磁通相圖。2.研究了高壓效應(yīng)對 Fe1-xCoxSe0.5Te0.5(x = 0,0.03)單晶的 Tc、Jc、Hirr、Hc2 以及釘扎機(jī)制的影響。結(jié)果顯示壓力可以使Tc從11.5K(P = 0)增大到17K(P= 1.2GPa),還可以大幅度的增加Jc,在高溫高場下提高至少一百倍之多。根據(jù)集體釘扎理論,Fe1-xCoxSe0.5Te0.5樣品在0GPa或者1.2 GPa的情況下均屬于(?)釘扎。另獲得了 3at.%Co-doped樣品高壓下的磁通相圖。3.為了驗(yàn)證壓力是否引入額外點(diǎn)缺陷,研究了 Fe0.97Co0.03Se0.5Te0.5單晶樣品的魚尾效應(yīng),魚尾效應(yīng)是由于缺陷密度和渦旋晶格間距的匹配效應(yīng)引起的。在1.2 GPa下,魚尾效應(yīng)更加明顯,二次峰的位置向高場移動,渦旋間距d≈(Φ0/B)0.5,當(dāng)T=6K時(shí),d從壓力P = 0GPa的30nm降到P = 1.2GPa的15nm,給出了壓力誘導(dǎo)點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的有利證明。4.采用磁弛豫測量的方法首次研究報(bào)道了高壓下Fe0.97Co0.03Se0.5Te0.5單晶的磁通釘扎以及渦旋動力學(xué),根據(jù)集體蠕動理論和擴(kuò)展的Maley方法,結(jié)果顯示磁衰變速率在高壓下被顯著抑制。另外,彈性蠕變到塑性蠕變被觀測到,集體釘扎時(shí),渦旋蠕動也從0 GPa的大磁通束到1.2 GPa小磁通束尺寸的釘扎。我們的研究表明,壓力效應(yīng)不僅可以增加有效釘扎能和臨界電流密度,而且可以減小渦旋磁通束的尺寸,并抑制渦流運(yùn)動引起的電流密度的降低。5.研究了 Y(Dy)Ba_2Cu_3O_7-δ涂層導(dǎo)體的超導(dǎo)電性以及壓力效應(yīng),另外,還通過磁弛豫研究了不同溫度和磁場下的磁通動力學(xué)。結(jié)果顯示,壓力效應(yīng)下的Jc在高溫高場下的增加比較明顯,在80 K,5 T時(shí),可以提高10倍左右,不可逆線明顯的向高溫高場移動,樣品的超導(dǎo)電性Tc在1.2 GPa下幾乎沒有變化。涂層導(dǎo)體的磁衰變速率在高壓下被顯著抑制,進(jìn)而釘扎能增加。移除壓力后,樣品恢復(fù)原來的超導(dǎo)性質(zhì),因此,我們推測原位等徑壓力增強(qiáng)了涂層導(dǎo)體本身存在的擴(kuò)展缺陷的釘扎,這明顯不同于對熔融織構(gòu)REBa_2Cu_3O_7-δ晶體的研究,其是壓力效應(yīng)誘導(dǎo)晶界處點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O511.3
【圖文】：

的電阻隨著溫度的降低而降低，在絕對零度時(shí)消失。關(guān)于在絕對零度附近金屬的逡逑電阻變化有不同的觀點(diǎn)。１９１１年，荷蘭Ｌｅｉｄｅｎ大學(xué)物理學(xué)家ＫａｎｅｒｌｉｇｈＯｎｎｅｓ發(fā)逡逑現(xiàn)金屬Ｈｇ在４．２邋Ｋ的低溫零電阻現(xiàn)象，如圖１．１所示，這是人類首次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)逡逑現(xiàn)象。他把物質(zhì)的這種狀態(tài)稱之為超導(dǎo)態(tài)，超導(dǎo)物理研究由此展開。由于Ｏｎｎｅｓ逡逑對低溫和發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性的貢獻(xiàn)，在１９１３年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。逡逑０１５邋邐邐邐邐ｊ邐＿邐邐邐逡逑ｒ°—■感邋Ｓ灄逡逑＾邋０．０７５邐Ｍ逡逑ｉ逡逑００５邐邐逡逑００２５邋邐逡逑４Ｘ５邋４１邐４２邐４－ｚ邐４－４邋Ｋａｎｉｅｉｉｉｎ0ｈ邋Ｏｎｎｅｓ逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋（Ｋ）邐（１８５３－１９２６）逡逑圖１．１超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)：水銀電阻一溫度關(guān)系曲線（左）［１】，Ｋａｍｅｒｌｉｎｇｈ邋Ｏｎｎｅｓ照片（右）逡逑在１９３３年，Ｍｅｉｓｓｎｅｒ和Ｏｃｈｓｅｎｆｅｌｄ發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的另一個(gè)重要性質(zhì)－完全抗逡逑磁性％即用Ｓｎ做低溫磁性研究對象，他們發(fā)現(xiàn)不管外加磁場的順序如何，當(dāng)逡逑Ｓｎ處在超導(dǎo)態(tài)時(shí)，磁力線被完全排出，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度總是為零，這一現(xiàn)象被稱逡逑為邁斯納效應(yīng)。除了在實(shí)驗(yàn)上的探索進(jìn)展

新的鐵基超導(dǎo)體ＬａＯＦｅＰ的出現(xiàn)，又掀起人們對鐵基超導(dǎo)體的研究熱潮［＇之后逡逑中科院物理所的趙忠賢課題組以及浙江大學(xué)的曹光旱和許祝安課題組報(bào)道了多逡逑種八超過５０邋Ｋ的鐵基超導(dǎo)體［１８＾，這為超導(dǎo)的研宄提供一個(gè)新的方向。圖１．２逡逑列舉了具有代表性的超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)時(shí)間順序。逡逑１４０－邐ｉ邐Ｉ邐ｉ邐ＨｇＴｉＢａＣａＣｕＯ逡逑＜邐ｊ邐ｊ邐ｊ邐ＨｇＢａＣａＣｕＯ逡逑１２0－邐ｉ邐ｉ邐ＴＩＢａＣａＣｕＱｙ逡逑■邐１邐１邐ＢｉＳｒＣａＣｕｄｉ邐第三階段逡逑１００－１邐１邐１邐１逡逑．邐Ｉ邐Ｉ邐ＹＢａ２Ｃｕ３0ｎ逡逑８0．＿ｌｉｑｕｉｄ邋Ｎ２Ｉ邐第一階段邋丨第二階段Ｉ邋１９８７逡逑２邋？丨邐！邐丨邐２００８．４逡逑－0６０－邐Ｉ邐＇邐丨邐２Ｍ１ｆＡ０ＦｅＡｓ逡逑４０邋■邐ｉ邋Ｑ邋ＴｓｍＦｅＡｓＯ，＾．逡逑ｉｉｎｎｉＨ邋Ｈ邐Ｎｂ－ＡＩ－Ｇｅ邋＾ｌｉａＢｓＣｕｉＯ．邋１１邋ａＦｅＡｓＯ邋Ｆ逡逑２0＇－邐ＮｂＮ

０邐Ｔｃ邋Ｔ（Ｋ）逡逑圖１．４不可逆線示意圖逡逑隨著高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，人們才逐漸意識到在混合態(tài)中存在有一個(gè)復(fù)雜的渦逡逑旋狀態(tài)，存在一條不可逆線，也稱為不可逆場［１８］，如圖１．４所示。不可逆線直接逡逑反映的是磁通運(yùn)動的強(qiáng)弱情況和超導(dǎo)電流的大小。在不可逆線下方，由于晶格缺逡逑４逡逑

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本文編號：2790295