含C、Si、B新超导体探索

论文摘要

本论文对目前已发现的各类超导材料进行了简单介绍，并且归纳总结了新合金超导体的探索方向、途径及方法，重点进行了含碳、硼、硅合金超导体的探索。合成出CxGeNi3系列合金化合物，Ti-Cr共掺杂的超导体V3-2xCrxTixSi体系合金化合物，Nd1-xYxB6体系和Zr1-xYxB12体系合金化合物，以及对其它含碳和硼的超导材料进行了一些相关探索。1．我们用固相反应法合成了单相CxGeNi3（x<0．2）系列化合物，并对其制备方法、结构和物理性能进行了详细研究。发现该体系化合物中碳最大固溶度在0．15～0．2之间。CxGeNi3系列化合物与MgCNi3合金超导体具有相同晶体结构，但在5K以上不超导，表现出良好的金属性。我们同时注意到，该系列化合物在260～280K范围内存在一个由顺磁性到弱铁磁性的转变，并且随碳含量的增加，转变温度逐渐降低。2．对Ti-Cr双掺杂的V3-2xCrxTixSi体系样品的制备工艺，结构和超导电性进行了详细的研究。我们发现该体系对于V位置的相同掺杂量，双掺杂样品的T。都比单掺杂的样品高，此现象说明，费米面的电子态密度对决定T。起着重要作用。对于x=0．1的样品，在外加磁场达到4特斯拉时，其临界电流密度J。是未掺杂样品的6倍，同时在整个磁场范围内，双掺杂样品的临界电流密度都得到显著提高，说明双掺杂样品中有更多新的钉轧中心形成。双掺杂对V3Si的影响表明，等电子掺杂既能使该体系T。下降缓慢，又能大幅度提高临界电流密度，因而可以应用于其它实际应用的A15结构超导体，如Nb3Sn、Nb3Al等，这是我们目前正在研究的课题。3．在含B合金超导体的探索过程中，我们研究了具有高对称型立方晶系的二元硼化物中掺杂的效应，重点研究了NdB6中掺入Y和在ZrB12体系中掺入Y两个体系，发现Nd1-xYxB6系列样品在2K以上均未出现超导转变。但在低温范围内有顺磁性向反铁磁性转变，随着掺入Y量的增加，尼尔温度TN向低温移动。对于Zr1-xYxB12体系，该工作正在继续深入研究之中。在探索具有层状结构的二元硼化物中，我们发现在MoB4样品中出现2～3K的超导转变，但由于MoB4和MoB2结构相同，制备MoB4单相样品困难，故未能确定MoB4是否超导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 超导体研究回顾
• 1.1.1 超导体材料概述
• 1.1.2 超导材料的类型
• 1.1.3 高温超导机理的研究
• 1.1.4 高温超导基础研究的意义
• 1.1.5 高温超导的夹层模型
• 1.1.6 当前超导体研究的方向
• 1.2 本论文的研究背景和研究动机
• 第二章 样品制备及结构和物性测量方法
• 2.1 试样的制备
• 2.1.1 配料和熔炼
• 2.1.2 合金试样的均匀化处理
• 2.1.3 淬冷技术
• 2.2 样品的X射线结构分析
• 2.2.1 X射线分析原理简介
• 2.2.2 X射线结构分析实验过程和数据处理
• 2.3 电阻和磁性测量方法
• 2.3.1 电阻测量
• 2.3.2 磁性测量
• 2.3.3 两种方法比较
• 2.4 扫描电子显微镜
• 2.4.1 扫描电子显微镜的工作原理
• 2.4.2 扫描电镜具有以下的特点
• 第三章 C合金超导体探索
• 3.1 典型的含C合金超导体研究进展
• 6,CaC₆'>3.1.1 YbC₆,CaC₆
• 3.1.2 B掺杂金刚石
• 2C₃'>3.1.3 Y₂C₃
• 3'>3.1.4 MgCNi₃
• 28₂C,YPd₂B₂C'>3.1.5 RNi₂8₂C,YPd₂B₂C
• 60'>3.1.6 碱金属掺杂C₆₀
• 3.1.7 NbC,TaC
• xTa₂S₂C,M_xNb₂S₂C'>3.1.8 M_xTa₂S₂C,M_xNb₂S₂C
• 3.2 含碳钙钛矿结构化合物探索
• xGeNi₃化合物的合成和物性研究'>3.2.1 C_xGeNi₃化合物的合成和物性研究
• 3.2.1.1 样品制备
• 3.2.1.2 物相分析和物性测量
• 3.2.1.3 结构和电磁性能
• 3.2.2 其它钙钛矿结构碳合金化合物探索
• 3.3 含碳其它结构化合物探索
• 3.4 小结
• 3Si结构和超导电性影响研究'>第四章 Ti-Cr共掺杂对V₃Si结构和超导电性影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 样品制备
• 4.2.2 物相分析和物性测量
• 4.2.3 结构和电磁性能
• 4.3 小结
• 第五章 含B合金超导体探索
• 5.1 引言
• 5.2 含B立方结构化合物探索
• 1-xY_xB₆系列化合物的合成和物性研究'>5.2.1 Nd_1-xY_xB₆系列化合物的合成和物性研究
• 5.2.1.1 样品制备
• 5.2.1.2 物相分析和物性测量
• 1-xY_xB₆系列样品的结构和磁性能'>5.2.1.3 Nd_1-xY_xB₆系列样品的结构和磁性能
• 0.2Y_0.8B₆、Y_0.8Sm_0.2B₆和Y_xZr_1-xB₁₂化合物合成'>5.2.2 Nd_0.2Y_0.8B₆、Y_0.8Sm_0.2B₆和Y_xZr_1-xB₁₂化合物合成
• 5.2.2.1 样品制备
• 5.2.2.2 物相分析和物性测量
• 0.2Y_0.8B₆、Y_0.8Sm_0.2B₆结构和磁性能'>5.2.2.3 Nd_0.2Y_0.8B₆、Y_0.8Sm_0.2B₆结构和磁性能
• xZr_1-xB₁₂系列化合物结构'>5.2.2.4 Y_xZr_1-xB₁₂系列化合物结构
• 5.3 含B其它结构化合物探索
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间论文目录
• 致谢