【摘 要】
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由于具有显著的择优取向特性,Bi系铜氧化物高温超导体自发现以来,无论是在基础科学研究领域还是在应用前景方面都具有重要意义。然而,相对较低的超导临界转变温度（Tc）抑制了其进一步的发展与应用。目前,元素掺杂已成为进一步提高Bi系高温超导体超导电性的典型方法之一,本文主要以Ca掺杂的Bi2Sr2-xCaxuOy和La掺杂的Bi2-xLaxSr2CaCu2Oy两类体系为研究对象,系统地研究掺杂量x对单胞
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由于具有显著的择优取向特性,Bi系铜氧化物高温超导体自发现以来,无论是在基础科学研究领域还是在应用前景方面都具有重要意义。然而,相对较低的超导临界转变温度（Tc）抑制了其进一步的发展与应用。目前,元素掺杂已成为进一步提高Bi系高温超导体超导电性的典型方法之一,本文主要以Ca掺杂的Bi2Sr2-xCaxuOy和La掺杂的Bi2-xLaxSr2CaCu2Oy两类体系为研究对象,系统地研究掺杂量x对单胞结构、非公度调制结构、原子占位和微观结构与缺陷的影响,力图建立掺杂与其晶体结构、微观结构特征和超导特性之间的联系。研究发现,在Ca掺杂的Bi-2201体系中,元素Ca已进入到Bi-2201正交晶格内,并且取代原单胞中Sr的位置。随着Ca掺杂量的增加,Bi-2201相的晶格参数a和b的波动不大,但参数c逐渐减小,这主要源于较小离子半径的Ca2+的替代作用。当Ca掺杂量x=0.1～0.6之间时,调制波长qb随x增大而增大,qc随x增大而减小;而当x≥0.6时,qb变化不大而qc逐渐增大,表明x=0.6时,对应着该体系Tc温度达到最高值。另外,Ca掺杂的Bi-2201体系样品还普遍存在Bi-2201与Bi-2212相所形成的共生相,这主要是由于掺杂元素Ca在微区中分布不均所造成。在Bi-2201和Bi-2212交界处,由于双Bi-O层之间钙钛矿层数目的不同,即c轴长度的不同,导致样品中出现Bi-O错层缺陷。在La掺杂的Bi-2212体系中,针对不同La掺杂量下的掺杂样品进行了Rietveld精修,结果表明:随着掺杂量x的增加,O原子的位置变化显著,从而引起Cu-O层的结构畸变,与La-O成键和La3+的离子半径大小等因素一起影响Bi-2212相的晶格常数a和c,进而改变了 Cu-O层附近的载流子浓度和超导电性。
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