鐵基超導帶線材與單晶的臨界電流研究

《鐵基超導帶線材與單晶的臨界電流研究》是依託電子科技大學,由丁慶平擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵基超導帶線材與單晶的臨界電流研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：丁慶平

項目摘要

為解決人類的能源交通問題以及複雜疾病的治療等都需採用超導材料製成的強磁鐵。鐵基超導材料是繼1986年發現的銅氧化合物高溫超導體之後於2008年被發現的又一類新型高溫超導材料，它的發現為高溫超導的研究開闢了一個全新的研究方向。由於其較高的臨界溫度和上臨界磁場，以及較小的各向異性、較好的延展性、低廉的製備成本等優點，引起了物理和材料學界新一輪的超導研究熱潮。無論是在強磁場還是超導電纜方面的套用，都需要臨界電流密度足夠高的超導帶線材。而鐵基超導帶線材當前最高的電流密度仍然較低，限制了鐵基超導材料的實際套用。本項目旨在提高鐵基超導帶線材和單晶的臨界電流密度，主要包括：通過最佳化反應原料的純度和組分、摻雜物及帶線材加工和熱處理工藝來提高超導相的緻密性和連線性及減少雜相進而提高臨界電流密度；通過粒子輻照提高單晶電流密度；通過磁光研究超導帶線材以及單晶中的磁通和電流分布和帶線材電流受限的機理。

結題摘要

鐵基超導材料是繼銅氧化合物高溫超導體之後發現的又一類新型高溫超導材料,它的發現為高溫超導的研究開闢了一個全新的研究方向。由於其較高的臨界溫度和上臨界磁場,以及較小的各向異性、較好的延展性、低廉的製備成本等優點,引起了物理和材料學界新一輪的超導研究熱潮。無論是在強磁場還是超導電纜方面的套用,都需要臨界電流密度足夠高的超導帶線材。而鐵基超導帶線材當前最高的電流密度仍然較低,限制了鐵基超導材料的實際套用。本項目旨在提高鐵基超導帶線材和單晶的臨界電流密度,主要通過粒子輻照提高超導帶線材的電流密度;通過磁光以及轉角測量研究單晶中的磁通和電流分布和各向異性等。我們採用中子輻照鐵基超導帶材，發現隨著一維缺陷的引入，磁通釘扎增強，臨界電流密度得以提高。首次研究了鐵基鉑系超導體的臨界電流密度，採用磁光成像揭示了超導體內的電流分布。通過磁光成像法研究鐵基超導單晶Ca1-xRExFe2As2;(RE: Rare Earths)的超導性質；首次測量了其臨界電流密度，發現了此體系的巨觀不均勻性。通過磁光成像法研究鐵基超導帶線材的超導性質；Ba(Fe,Co)2As2線材臨界電流密度通過銀摻雜提高了2.5倍。通過磁光成像法研究鐵基超導單晶Fe1+yTe0.6Se0.4的超導性質。粒子輻照可以產生人工缺陷。不同元素和能量的粒子可以產生點缺陷或者線狀缺陷。這些缺陷有助於磁通釘扎從而提高臨界電流密度。與非磁性的化學摻雜一樣，人工缺陷導致的散射會降低臨界溫度。我們採用3Mev的質子輻照10-3-8樣品，輻照劑量為4×10^16/cm^2。在低溫下，臨界電流密度提高了3倍。同時，由於散射的引入，臨界溫度降低了2K。我們採用轉角電阻率測量研究了10-3-8和10-4-8的上臨界磁場各向異性。採用合適的各項異性參數的Ginzburg-Landau方程兩個樣品都可以很好的擬合。各項異性係數隨著溫度的降低而增加，在0.8Tc的時候達到10。各項異性係數比其它的鐵基超導體都要大。我們發現各向異性係數的平方與FeAs的層間距呈線性關係。相比較銅氧化物超導體，鐵基超導體各向異性要小很多，表明鐵基體系中固有的二維超導很弱。