高压下MgB_2电输运性质及晶体微结构演化研究

高压下MgB_2电输运性质及晶体微结构演化研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-07-18 分类:参考文献 喜欢:3063
师大云端图书馆

【摘要】拥有39K超导转变温度的MgB2,在迄今发现的二元超导体中仍保持着转变温度最高的记录。这一超越BCS理论预测极限的转变温度成因,一直是学者们分析与探讨的热点。同时,由于存在晶界“透明”、结构简单、原材料环保及易制备加工等高温超导体所欠缺的优点,使得MgB2成为在大规模应用中非常有前景的超导材料。本文利用薄膜制备与光刻实验技术,在金刚石对顶砧(DAC)上集成的测量微电路,对高压下MgB2电输运性质进行研究。结合透射电子显微镜(TEM)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM),分析了MgB2粉晶微结构随压力的演化过程,以及界面变化对MgB2电输运行为的重要影响。本文发现的物理现象及规律,对于MgB2未来的应用提供了有参考价值的科学依据。具体研究成果如下:对MgB2的电阻率随压力变化的研究发现:在15GPa附近,电阻率有一个异常下降,这与文献报道的一个声子辅助的电子拓扑转变压力范围基本吻合。在20GPa之后,电阻率由下降改变为上升趋势,表明此时压力导致的界面增加对载流子的散射作用增强,成为影响MgB2电阻率的主要因素。对MgB2进行的两个压力循环的电阻测量发现:在第二个加压过程中,电阻在12GPa之后就转变为上升趋势,说明此时由于界面密度上升导致的散射增加对宏观电阻起主要作用,相比第一个加压过程提前8GPa。第二个卸压过程所测得的电阻值总体上高于第一个卸压过程,进一步验证了界面变化对MgB2输运过程有着重要的影响以及压力循环对MgB2电输运影响的不可逆性。利用透射电镜及高分辨透射电镜对不同压力下MgB2材料内部应变及界面重构进行了微观表征。在5GPa之前,样品间隙的迅速减小弱化了应力的影响。由于粉晶样品的不均匀性,应力主要集中于颗粒接触区域,导致细小的晶畴在颗粒边缘形成。随着压力升高,样品中晶格畸变及晶界显著增加,在纳米尺度明显可见,甚至可以观察到无序化出现。选区电子衍射图样的改变也表现出MgB2晶畴尺寸的细化。伴随这一细化过程,晶粒比表面积增加,应力导致的晶面滑移及扭折产生了新晶界。此研究结果直观的展示了压力对MgB2粉晶在原子级别上的影响,为MgB2高压行为分析提供了实验依据,这种影响的不可逆性也对后续的研究工作有参考价值。
【作者】林琳;
【导师】高春晓;
【作者基本信息】吉林大学,凝聚态物理,2014,硕士
【关键词】高压;MgB2;电输运;晶界;高分辨透射电镜;

【参考文献】
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