论文部分内容阅读
自从1986年首次发现高温超导材料(即高Tc超导材料),就掀起了强有力的超导浪潮。经过20多年的发展,各种新型超导材料相继问世。超导转变温度也在一直提高,现在高温超导材料已经得到广泛的应用。目前,在强电领域获得实际应用的高温超导材料是Y系和Bi系。由于高温超导材料相干长度小,而穿透深度很大,使得大的晶体缺陷成为弱连接。高温超导相干长度小,存在小的钉扎能,导致了磁通蠕动。实验证明:高温超导材料中存在弱连接和磁通蠕动,将严重影响超导材料的临界电流密度。
在实际应用中,超导材料需要很大的临界电流密度。特别在外加磁场下,临界电流密度与超导材料的磁通钉扎性质密切相关。因此,磁通钉扎一直是高温超导体研究中的一个重要领域。高温超导材料要得到广泛的应用,必须保证有高临界电流。磁通钉扎是决定临界电流的一个很重要的因素。本文主要研究在强电领域获得实际应用的高温超导材料Y系和Bi系的磁通钉扎。
本文的研究工作主要分为两个部分。
第一部分是关于Y系的磁通钉扎的研究。对于Y系,我们通过在超导材料YBa2Cu3O7中掺杂少量Y2BaCuO5来提高临界电流,本文主要总结了Martinez等研究掺杂的YBa2Cu3O7在不同区域不同条件(温度,磁场强度)的临界电流性质,并概括了外磁场下YBa2Cu3O7-Y2BaCuO5的磁相图。
为了更好解释高温超导体的一些特性,近来单一的磁通蠕动模型已经被应用于分析超导晶体Bi2Sr2CaCu2O8和YBa2Cu3O7薄膜。根据磁通蠕动模型和实验测量Y系所得数据,B.Martinez等建立了磁通钉扎力与磁场强度近似关系式。基于这些近似关系式,我们建立了完整的函数关系,并且对Y系的中间温度区域(20K≤T≤50K)进行了拟合研究,发现拟合结果与实验结果存在一定误差,最后对这一误差产生的原因进行了分析和解释。
Y系复杂的微观结构导致在不同区域内有不同的钉扎中心存在,在这个区域内可能是单一的或是多种钉扎起作用。我们利用Hughes总结的钉扎力密度FP的标度改进函数,通过曲线拟合的方法对Y系在高温区域的磁通钉扎进行了研究。所得结论与参考文献比较一致。
第二部分是关于Bi系的磁通钉扎的研究。Bi系广泛应用的主要是有两种Bi-2212和Bi-2223。由于Bi-2223相一般不容易制备出比较纯的单相,这里我们就不做讨论。通过对高温超导磁通钉扎力的分析,得到了超导体中有不同的钉扎中心存在的结论。我们利用单晶的基本钉扎力密度标度建立一个简化且有物理意义的新标度函数,结合文献给出的实验数据,通过曲线拟合的方法得到了Bi-2212单晶的磁通钉扎类型,拟合的结果与实际情况比较吻合。