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本论文对目前已发现的各类超导材料的历史、研究现状以及新超导体的探索方向、合成途径及品质鉴定等方面的问题做了简要的评论,重点介绍了博士期间的主要研究工作。
合成出一种新的Nb1-xMgxB2超导体,并对该体系的结构、电磁性质和晶粒形貌进行了研究。观测到Nb1-xMgxB2与MgB2和Nb1-xB2具有相同的结构。Mg的最大替代量为0.40,其Tc近似为SK。由Nb0.75M90.25B2样品的比热测量结果,得到γn=4.509mJ/mol.K2,β=0.07909mJ/mol.K4,θD=419(±10)K。结果表明,Nb1-xMgxB2是体超导的。
通过一种新的合成方法制备出高质量NbC超导体,对其制备工艺、结构、微观形貌和超导电性进行了详细的研究。结果表明,仅用Nb粉和碳纳米管不加碘也能合成出高质量NbC样品,最佳合成温度约为1100℃,这使得合成NbC样品的难度大大降低,并且克服了石英管爆炸问题。同时,研究了NbC样品的形成过程和超导电性。
通过一种新的途径利用Li2Ti3O7单晶和TiO粉末合成出高质量LiTi2O4超导体,这种合成方法比较简单。R—T和M—T曲线测得上临界磁场分别为HC2(0)=8.9±0.5T和HC2(0)=9.3±0.3T。得到LiTi2O4低温下线性热膨胀系数为7.97(±0.13)×10-5K-1。
通过X射线衍射和超导电性的测量,测定了L12TiO3-Ti2O3-TiO2赝三元体系相图在805℃时的等温截面,以及该体系中尖晶石型超导体的超导电性与Ti的平均价态的关系。笔者发现,在该体系中,尖晶石相在富TiO2(Ti价态>3.5)区域和贫TiO2(Ti价态≤3.5)区域均存在一个大的固溶区。Ti的平均价态对Tc的影响非常显著,在具有理想尖晶石型结构的超导体中,最佳Ti的平均价态为3.5。