YBCO的制备及超导能隙探索

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本文探索采用溶胶-凝胶法制备YBCO工艺并提高YBCO的悬浮性能,在溶胶-凝胶法制备YBCO超导块实验中,通过分析烧结温度,氧氛围,掺杂等各个因素,分析其对超导悬浮性能的影响。结合高温铜氧化物超导能隙和赝能隙关系的研究,进一步探讨分析掺杂对YBCO性能的影响。赝能隙的起源和超导能隙的关系一直尚未解决清楚,我们从实验和理论方面概括综述了超导能隙问题的新进展,梳理了各种观测手段的实验结果,以及几种相关的理论模型,针对这些结果做了简单的讨论,期望对进一步理解超导能隙和赝能隙起到积极的作用。铜氧高温超导拥有丰富的物理属性,这也使BCS理论遇到了前所未有的挑战。一系列关于电子和空穴载流子的实验探究结果和理论分析显示出,“电声耦合”在铜氧超导电性中失效。在探索YBCO的悬浮性能时,发现氧含量对超导晶格结构的影响非常重要,氧含量对YBCO超导体的超导电性起着决定性作用。我们知道高温超导体均属于掺杂型超导体,通过计算氧含量不同时,高温超导体YBCO的能隙,揭示掺杂对其超导电性的影响。由于铁基超导体和铜氧超导体结构的相似性,我们可以继续探索掺杂对铁基超导体性能的影响,从而可以提供可能对探究铜氧化物的超导机制具有更重要意义的信息。  本论文的研究内容分为6章:  第一章介绍了整个超导电性的发展历史和超导材料在目前社会的应用情况以及前景。简述了从1911年昂纳斯发现第一个超导电性开始,到目前100年的时间里,超导转变温度的提高历程,以及高温铜氧化物超导材料的性能和用途。还介绍了铁基超导转变温度的提高历程。最后简单概述了溶胶-凝胶法的应用。  第二章介绍了溶胶-凝胶法的基本原理,概括了这种方法的优缺点,以及简述了YBCO超导块的制备工艺,并且分析了溶胶-凝胶法制备YBCO过程中,对其产生影响的各种因素。  第三章是实验部分,描述了YBCO超导块材的制备和分析过程,包括实验仪器,实验原料,以及几种实验方案及其过程。并且对实验结果进行了整理和分析,提出了改进方法。利用实验结果,测量了预烧完成的样品的悬浮力,并对此进行了高度分析。  第四章内容讲述了掺杂对YBCO性能的影响。首先是总结了元素掺杂替代对YBCO性能的影响,分别为提高YBCO性能的掺杂;影响热力学行为的掺杂;改善力学性能的掺杂。其次通过溶胶-凝胶法掺Ag制备YBCO的实验过程,总结了Ag掺杂对悬浮性能的影响。并对实验结果进行了合理的分析。  第五章内容介绍了铁基高温超导的超导能隙。首先分析了铁基超导和铜氧化物超导结构的相似性和相异性,引出了存在于高温超导体中的能隙和赝能隙关系的探究。通过角分辨光电子能谱实验,具体介绍了这两种能隙的关系。接着从微观理论出发,介绍了电子-声子相互作用对铁基超导体轨道波动的影响。并且总结了掺杂对铁基超导能隙的影响。分别从化学掺杂方面描述,即 FeAs层外的掺杂和Fe位掺杂的情况。最后阐述了F掺杂对其的影响。  第六章对本论文内容进行了总结。对溶胶-凝法对制备 YBCO过程的实验步骤及实验原料的比例做了总结。提出制备良好的YBCO超导块,必须考虑氧氛围的影响。其次,总结了高温铜氧化物超导与铁基超导的相似性,提出探究掺杂对铁基超导的影响会为铜氧化物超导微观机理提供重要信息。为了更透彻地探究铁基高温超导的物理机制,需要寻找新的铁基类超导体,它们需要较高的超导转变温度,并且在空气中具有稳定、适合物理测量的特性。最后对铜氧化物超导和铁基超导进行了展望。
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