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Ni2O3掺杂对新固相源顶部籽晶熔渗生长法制备单畴GdBCO超导块材超导性能的影响

郭莉萍 杨万民 郭玉霞 陈丽平 李强

Ni2O3掺杂对新固相源顶部籽晶熔渗生长法制备单畴GdBCO超导块材超导性能的影响

郭莉萍, 杨万民, 郭玉霞, 陈丽平, 李强
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  • 本文通过在新固相源中添加Ni2O3的方法, 采用顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)制备出组分为(1-x) (Gd2O3+1.2BaCuO2)+x Ni2O3、直径为20 mm的单畴GdBCO 超导块材(其中x = 0, 0.02, 0.06, 0.10, 0.14, 0.18, 0.30, 0.50 wt%), 并研究了Ni2O3的掺杂量x对样品的表面生长形貌、微观结构、临界温度Tc、磁悬浮力以及俘获磁通密度的影响. 研究结果表明, 当Ni2O3的掺杂量x在0–0.50 wt%的范围内时, 均可制备出单畴性良好的样品, 且Ni2O3的掺杂对样品中Gd211粒子的分布和粒径没有明显的影响. 在Ni2O3的掺杂量x从0增加到0.50 wt%的过程中, 样品的临界温度Tc呈现下降的趋势, 从x=0时的92.5 K下降到x=0.50 wt%时的86.5 K, 这是由于Ni3 +替代GdBCO晶体中Cu2 +所致; 样品磁悬浮力和俘获磁通密度均呈现先增大后减小的变化规律, x=0.14 wt%时, 磁悬浮力达到最大值34.2 N, x=0.10 wt%时, 俘获磁通密度达到最大值0.354 T. 样品磁悬浮力和俘获磁通密度的变化规律与Ni2O3的掺杂量x有密切关系, 只有当掺杂量x合适时, Ni3+对Cu2 +的替代既不会造成Tc的明显下降, 但又能产生适量的Ni3 +/Cu2+ 晶格畸变, 从而达到提高样品磁通钉扎能力和超导性能的效果.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51342001, 50872079, 51167016)、教育部科学技术研究重大项目(批准号: 311033)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120202110003)、陕西省重点科技创新团队项目(批准号: 2014KTC-18)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: GK201101001, GK201305014)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-30
  • 修回日期:  2014-12-24
  • 刊出日期:  2015-04-05

Ni2O3掺杂对新固相源顶部籽晶熔渗生长法制备单畴GdBCO超导块材超导性能的影响

  • 1. 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 西安 710062
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51342001, 50872079, 51167016)、教育部科学技术研究重大项目(批准号: 311033)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120202110003)、陕西省重点科技创新团队项目(批准号: 2014KTC-18)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: GK201101001, GK201305014)资助的课题.

摘要: 本文通过在新固相源中添加Ni2O3的方法, 采用顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)制备出组分为(1-x) (Gd2O3+1.2BaCuO2)+x Ni2O3、直径为20 mm的单畴GdBCO 超导块材(其中x = 0, 0.02, 0.06, 0.10, 0.14, 0.18, 0.30, 0.50 wt%), 并研究了Ni2O3的掺杂量x对样品的表面生长形貌、微观结构、临界温度Tc、磁悬浮力以及俘获磁通密度的影响. 研究结果表明, 当Ni2O3的掺杂量x在0–0.50 wt%的范围内时, 均可制备出单畴性良好的样品, 且Ni2O3的掺杂对样品中Gd211粒子的分布和粒径没有明显的影响. 在Ni2O3的掺杂量x从0增加到0.50 wt%的过程中, 样品的临界温度Tc呈现下降的趋势, 从x=0时的92.5 K下降到x=0.50 wt%时的86.5 K, 这是由于Ni3 +替代GdBCO晶体中Cu2 +所致; 样品磁悬浮力和俘获磁通密度均呈现先增大后减小的变化规律, x=0.14 wt%时, 磁悬浮力达到最大值34.2 N, x=0.10 wt%时, 俘获磁通密度达到最大值0.354 T. 样品磁悬浮力和俘获磁通密度的变化规律与Ni2O3的掺杂量x有密切关系, 只有当掺杂量x合适时, Ni3+对Cu2 +的替代既不会造成Tc的明显下降, 但又能产生适量的Ni3 +/Cu2+ 晶格畸变, 从而达到提高样品磁通钉扎能力和超导性能的效果.

English Abstract

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