超導(dǎo)材料由于其獨(dú)特的電磁特性,被廣泛應(yīng)用于與現(xiàn)代高新技術(shù)密切關(guān)聯(lián)的強(qiáng)磁場、電力輸運(yùn)、儲能等眾多領(lǐng)域。鐵基超導(dǎo)作為近些年一類新興的超導(dǎo)材料,其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)40K以上,打破了傳統(tǒng)理論預(yù)測的臨界溫度極限;另一方面其具有制備原材料豐富、價(jià)格相對低廉等顯著優(yōu)勢而備受關(guān)注。由于高磁場、變溫的制備及工作環(huán)境,超導(dǎo)材料不可避免地受到力學(xué)變形和溫度的影響。當(dāng)前,力學(xué)變形對超導(dǎo)材料的性能影響已成為眾多超導(dǎo)材料應(yīng)用中面臨的基礎(chǔ)科學(xué)問題。力學(xué)變形不僅對超導(dǎo)材料的微觀晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,而且對其超導(dǎo)電性產(chǎn)生重要影響,甚至導(dǎo)致材料晶體結(jié)構(gòu)的破壞,這直接關(guān)系到鐵基超導(dǎo)材料性能和安全應(yīng)用。圍繞力學(xué)變形對鐵基超導(dǎo)材料FeSe性能的影響,本論文基于微觀理論與第一性原理計(jì)算方法較為系統(tǒng)地開展了FeSe的彈性、微觀電子特性以及超導(dǎo)電性等變化與機(jī)制的研究。1、FeSe超導(dǎo)塊材及其薄膜材料具有層狀微觀結(jié)構(gòu),層間極易發(fā)生較大變形甚至結(jié)構(gòu)斷裂破壞。對此,本文構(gòu)建了FeSe塊材及薄膜晶體結(jié)構(gòu)并開展了第一性原理計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了FeSe晶體結(jié)構(gòu)在拉伸、剪切作用下破壞過程的模擬仿真,獲得了各向異性力學(xué)參數(shù)及其微觀斷裂基本特征。結(jié)果表明:FeS... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Hg的電阻在低溫下隨溫度的變化[1]

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文鐵基超導(dǎo)FeSe力學(xué)性能及其對超導(dǎo)特性影響與調(diào)控的微觀研究2除了溫度因素外，流經(jīng)超導(dǎo)體的電流以及其周圍的外界磁場也顯著影響其超導(dǎo)特性[2]，即超導(dǎo)特性的實(shí)現(xiàn)要受到三個(gè)臨界參數(shù)的限制（如圖1-2所示）。這三個(gè)臨界參數(shù)（臨界溫度、臨界電流、臨界磁場）共同圍成一個(gè)三維臨界曲面：當(dāng)所處環(huán)境溫度、承載電流和磁場均處于臨界曲面內(nèi)時(shí)，該材料表現(xiàn)出超導(dǎo)屬性；否則，任意一個(gè)參數(shù)高于其臨界值都會導(dǎo)致其超導(dǎo)特性消失。除了零電阻效應(yīng)外，Meissner效應(yīng)被稱為超導(dǎo)的另一特有的性質(zhì)，即完全抗磁性。1933年，Meissner與Ochsenfeld在柏林實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬鉛和錫塊材所處外界溫度低于臨界溫度并處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，磁場被完全排斥在材料外部且和磁場施加方式無關(guān)（如圖1-3所示），表現(xiàn)出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性無法從零電阻角度來解釋，而需要通過麥克斯韋電磁方程來對其進(jìn)行描述。圖1-2超導(dǎo)體臨界曲面[2]圖1-3Meissner效應(yīng)示意圖[3]理論研究是材料科學(xué)發(fā)展的重要支撐，超導(dǎo)電性理論在科學(xué)家們不懈努力的過程中得到了迅速發(fā)展。最早提出的二流體模型對超導(dǎo)現(xiàn)象進(jìn)行了直觀的解釋，在此理論基礎(chǔ)上London兄弟于1935年提出了著名的超導(dǎo)London理論[4]。該理論通過描述超導(dǎo)體內(nèi)磁場及電流特性，創(chuàng)造性地提出穿透深度這一概念，成功解釋了超導(dǎo)材料中的邁斯納效應(yīng)。Pippard[5,6]以傳統(tǒng)導(dǎo)體非局域歐姆定律為基礎(chǔ)對London理論進(jìn)行了修正，從而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二級相變理論基礎(chǔ)上提出了GL(Ginzburg-Landau)超導(dǎo)理論，超導(dǎo)態(tài)的量子力學(xué)屬性首次通過波函數(shù)形式被考慮。GL理論在描述超導(dǎo)體與外加磁場相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要參量，根據(jù)參量的不同，超導(dǎo)體

所處環(huán)境溫度、承載電流和磁場均處于臨界曲面內(nèi)時(shí)，該材料表現(xiàn)出超導(dǎo)屬性；否則，任意一個(gè)參數(shù)高于其臨界值都會導(dǎo)致其超導(dǎo)特性消失。除了零電阻效應(yīng)外，Meissner效應(yīng)被稱為超導(dǎo)的另一特有的性質(zhì)，即完全抗磁性。1933年，Meissner與Ochsenfeld在柏林實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬鉛和錫塊材所處外界溫度低于臨界溫度并處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，磁場被完全排斥在材料外部且和磁場施加方式無關(guān)（如圖1-3所示），表現(xiàn)出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性無法從零電阻角度來解釋，而需要通過麥克斯韋電磁方程來對其進(jìn)行描述。圖1-2超導(dǎo)體臨界曲面[2]圖1-3Meissner效應(yīng)示意圖[3]理論研究是材料科學(xué)發(fā)展的重要支撐，超導(dǎo)電性理論在科學(xué)家們不懈努力的過程中得到了迅速發(fā)展。最早提出的二流體模型對超導(dǎo)現(xiàn)象進(jìn)行了直觀的解釋，在此理論基礎(chǔ)上London兄弟于1935年提出了著名的超導(dǎo)London理論[4]。該理論通過描述超導(dǎo)體內(nèi)磁場及電流特性，創(chuàng)造性地提出穿透深度這一概念，成功解釋了超導(dǎo)材料中的邁斯納效應(yīng)。Pippard[5,6]以傳統(tǒng)導(dǎo)體非局域歐姆定律為基礎(chǔ)對London理論進(jìn)行了修正，從而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二級相變理論基礎(chǔ)上提出了GL(Ginzburg-Landau)超導(dǎo)理論，超導(dǎo)態(tài)的量子力學(xué)屬性首次通過波函數(shù)形式被考慮。GL理論在描述超導(dǎo)體與外加磁場相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要參量，根據(jù)參量的不同，超導(dǎo)體被分為第類超導(dǎo)體和第類超導(dǎo)體。當(dāng)1/2時(shí)，超導(dǎo)體為只有一個(gè)臨界磁場cH的第類超導(dǎo)體；當(dāng)1/2時(shí)，超導(dǎo)體具有下臨界磁場c1H和上臨界磁場c2H，該類超導(dǎo)體被稱為第類超導(dǎo)體。當(dāng)外加磁場處于c1H和c2H


本文編號：3004259