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本论文对强钉扎高温超导体临界电流的鱼尾效应进行了相关研究,主要工作如下:
第一章概要地叙述了高温超导体的研究历史及近年来高温超导材料磁通动力学的研究进展。简要介绍了磁通动力学的基本概念和方程、磁通钉扎机制、磁通蠕动等。对于高温超导体的研究,磁通动力学依然是目前的热点之一。
第二章介绍了超导体峰效应的研究历史和现状,指出对峰效应的研究不但具有理论意义而且对实际应用也非常重要,并阐述了本论文的研究目的和意义以及所开展工作的研究背景。
第三章研究了SmBaCuO单晶和(NdEuGd)BaCuO熔融织构的鱼尾效应。通过对样品不同温度的磁滞回线和不同磁场的ZFC M-T曲线的测量,发现:鱼尾效应不仅体现在磁滞回线上,还体现在不同磁场的ZFC M-T曲线的交叠上,但鱼尾效应并不体现在单根的ZFC M-T曲线上。通过初步分析,认为强钉扎高温超导体的鱼尾效应起源于强的体钉扎。
第四章研究了重Pb掺杂的Bi-2212单晶的鱼尾效应。通过测量发现,鱼尾效应同样体现在磁滞回线和不同磁场的ZFC M-T曲线的交叠上,而不出现在固定磁场的ZFC M-T曲线上。结果表明(Bi,Pb)-2212单晶的鱼尾效应来源于由重Pb掺杂导致的Bi-2212单晶的各向异性降低所引起的强钉扎效应,而不是来源于磁通物质的有序一无序相变。
第五章研究了细化前驱粉末来提高YBa2Cu3O7-y熔融织构样品的磁通钉扎能力。通过对取自YBa2Cu3O7-y熔融织构块材中不同区域的样品进行磁测量和扫描电子显微镜测量,发现:样品的性能不均匀。这有可能是源自样品生长过程中Y-211颗粒的不均匀长大以及因此而导致的氧扩散不均匀引起。同时,发现体钉扎较强的样品中存在着非常清晰的鱼尾效应,说明鱼尾效应起源于较强的体钉扎。
第六章采用不同成分的前驱粉末制备相同组分的GdBa2Cu3O7-y熔融织构块材,通过磁通钉扎分析发现,不同成分的前驱粉末对样品的磁性质有着明显影响。结果表明:采用这种简单方法可以有效地提高磁通钉扎能力。
第七章采用磁通蠕动模型,研究了体钉扎和表面位垒对磁化曲线的影响。数值计算出的磁滞回线和ZFC M—T曲线与SmBaCuO单晶样品的实验结果相吻;同时,YBaCuO熔融织构样品的磁滞回线也与计算结果相一致。数值计算结果显示,鱼尾效应只存在于单根的磁滞回线上,而不存在于单根的ZFC M—T曲线上,同时表明鱼尾效应起源于体钉扎。这些结果表明,数值结果能基本反映实验现象,而且对在前几章提出的鱼尾效应起源于钉扎效应给出了半定量的证明:另外,表面位垒在高温下对磁化曲线起主要影响,而体钉扎主要在低温下起主要作用。
第八章主要对博士期间的工作进行总结,并对超导体峰效应的后续研究工作提出一些个人的观点。