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本论文在对目前已发现的各类超导材料进行了简单的介绍,并且归纳总结了新超导体的探索方向、途径及方法后,重点研究了我们新近合成的AlCNi3合金化合物,Na-Zn双掺杂的YBCO超导体,La1.85-2xSr2x+0.15Cu1-xRuxO4体系和La1.85Sr0.15Cu1-xMxO4体系,以及对最近发现的Tc=14~17KLi1-xNbO2超导体所做的一些相关工作。
我们利用固相反应法合成了单相的AlCNi3化合物,并对其制备方法、结构和物理性能进行了详细的研究。AlCNi3化合物与MgCNi3新型合金超导体具有相同晶体结构,但不超导,表现出很好的金属性。我们同时注意到,该化合物在300K附近存在一个相变,通过实验证实了该相变是由顺磁性到弱铁磁性的转变。在Mg1-xAlxCNi3系列中,Al替代Mg的最大替代量x≤0.16;该替代导致了晶胞参数a的减小和超导转变温度Tc的降低。
对Na-Zn双掺杂的Y1-xNaxBa2Cu2.7Zn0.3O7-δ体系样品的制备工艺、结构、氧含量和超导电性进行了详细研究。我们发现该体系中存在Tc显著提高效应,并且当Na掺杂量x=0.2时,体系的Tc可提到到近60K,x=0.2是该体系中Na替代Y的最大替代量,并且随着Na含量的增加,Tc显著提高,氧含量却逐步降低。经研究证实,Na的掺杂可以部分抵消Zn对超导电性的抑制作用,一个由绝缘体向超导体的转变在该体系中产生。
研究了La1.85-2xSr2x+0.15Cu1-xRuxO4体系(Ⅰ)和La1.85Sr0.15Cu1-xRuxO4体系(П)的结构变化和超导电性,发现在两个体系当中Ru的掺杂都强烈抑制了Tc,体系(Ⅰ)和(П)中Ru的临界替代量xc分别为0.0225和0.01875。同时,我们考察了La1.85Sr0.15Cu1-xMxO4(M=Ru,Li,V,Sn,Al,Ga,Co,Fe,Mn,Mg,Ni,Zn)体系(Ш),发现在该体系中结构参数c/a随着掺杂量x的增加而降低,这可能与Jahn-Teller畸变相关,并且这是一个普遍存在的特征。我们对体系(Ш)中这种Tc抑制效应的机制作了简要的讨论和解释。
我们制备出了单相的LiNbO2化合物,通过盐酸溶液浸泡脱Li的方法,制备出不同超导含量的Tc5.3~5.6K的Li1-xNbO2超导体,发现化学处理前5天的样品其晶胞参数a随浸泡时间的变化明显,相应的Li含量变化亦很明显;此后的样品晶胞参数a和Li含量随浸泡时间的变化缓慢。采用高温加热脱Li的方法,我们制备出一个Tc高达14~17K的新超导相,但该样品是多相的。根据结构分析、成分分析、超导含量计算及上临界场的测定结果,我们认定该超导电性来自Li1-xNbO2主相,而不是来自未知的杂质相。但由于至今没有制备出单相的Tc=14~17K样品,该工作仍在继续深入研究之中。