Y2Ba4CuMoOy掺杂对多晶钇钡铜氧超导体性能的影响

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Y1Ba2Cu3O7-δ(YBCO,Y-123)是高温超导材料中研究最多、应用最为广泛的超导体之一。对高温氧化物超导材料YBC O进行掺杂主要有元素替代(或掺杂)和第二相粒子掺杂两种途径。由于第二相粒子的掺杂在大幅度提高其临界电流密度Jc值和磁悬浮力时,其高温超导体临界转变温度Tc变化很小而受到人们的青睐。掺杂效应的研究可以提高 YBC O的应用性能,并对超导机制的研究提供了理论基础。因此本论文的主要内容是Y2Ba4CuMoOy(Y-24Mo1)粒子掺杂对多晶YBCO超导体微观结构与超导电性的影响。  运用固相反应法制备出不同浓度 Y2Ba4CuMoOy掺杂的多晶 YBCO超导块材,同时对这一系列超导材料的晶体结构、微观形貌、元素分布和临界转变温度进行了系统表征与分析;其次制备了不同浓度Mo2O3掺杂的多晶YBCO超导块材,对该类样品的微观结构和临界转变温度性能进行表征,并与 Y-24Mo1掺杂样品进行对比分析研究。得到以下结论:  1.不同浓度Y-24Mo1掺杂下YBCO的超导特性研究发现,Y-24Mo1粒子化学性质稳定,Mo原子并没有替代C u(1)链位。随着Y-24Mo1掺杂浓度的增加,纯的 YBCO中出现的杂质颗粒随着掺杂浓度的增加逐渐消失;当掺杂浓度为2.00 mol%时出现大量分布均匀、球形的Y-24Mo1相杂质;Y,Ba,Cu元素分布趋于均匀,O元素与Mo元素有相似的分布。当Y-24Mo1掺杂浓度的增加到3.00 mo l%,正常态电阻率发生金属—半导体相变,当掺杂浓度x≥2.00时发生了两步转变。此外,随着掺杂浓度增加,完全转变温度Tc,zero下降趋势比起始转变温度Tc,onset下降趋势剧烈;转变宽度先减小,当掺杂浓度大于0.30 mol%时转变宽度迅速增大。分析认为掺杂导致临界转变温度及转变宽度的变化与晶体中杂质粒子发生变化以及氧缺陷的产生有关。  2.对比研究Mo2O3和 Y-24Mo1掺杂对YBCO形貌及超导电性的影响。通过对材料内部结构的研究发现,Mo元素掺杂对微观结构的影响与Y-24Mo1掺杂完全不同。从样品的电阻率与温度的关系图中可以看出Mo元素掺杂对超导电性的压制要比Y-24Mo1粒子掺杂剧烈的多;此外,Mo元素掺杂样品的第二次转变温度值要远小于Y-24Mo1掺杂样品。分析认为这些差异的产生与Y-24Mo1和Mo2O3掺杂对晶粒内无序性和晶粒间无序性的影响不同有关。
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