超导科学与技术是当代材料科学和凝聚态物理学最重要的前沿学科领域之一,设计到材料科学和凝聚态物理领域中一系列有重大意义的基本科学问题。本课题组紧紧围绕与高温超导材料实用化和高温超导机理相关的基础问题,从事以下方向的研究:

  1).超导材料的制备科学:众所周知,陶瓷材料由于组分复杂或熔点高,制备单晶体具有较大的难度。其难点不仅在于外界生长条件的确定,还在于助熔剂的选取和最佳量的确定。我们创造性地发展了自助熔剂法生长出高品质的单晶系列Bi2Sr2Ca1-xRx(Cu1-yMy)2O8+δ(Bi2212,R = Pr, Y,Gd,M = Mn、Zn、Fe、Co、Ni)。

   2). 结构畸变与最佳超导电性的控制:由于高温超导材料是多元氧化物陶瓷材料,导致对其结构研究的复杂性,如Bi2212体系存在非公度调制这一特有的结构特征。由于结构的复杂性,往往影响到人们对材料的正确认识。本课题在成功制备出高品质单晶材料的基础上,深入细致地研究结构畸变对超导电性的影响。

   3). 高温超导体中的电荷条纹序:在欠掺杂区,CuO2面反铁磁长程序被载流子掺入所破坏,空穴载流子呈一维链状聚集,并被反铁磁分布的自旋周期性地分隔开,这种条纹结构的动态分布使得体系存在强烈的自旋反铁磁涨落。当材料具有特定的晶体结构或在CuO2面引入缺陷时,可能使得这些动态的条纹结构被钉扎住而形成所谓的静态条纹相,此时往往伴随着超导电性被抑制。这种电荷的条纹相被认为与正常态的赝能隙和超导电性相联系。因此,深入研究条纹相、赝能隙的形成机理及其与反铁磁涨落、超导电性的关系将对超导机理建立是非常有意义的。

   4). 实用超导体的临界电流密度及磁通动力学研究:超导体的一切强电应用需要高的临界电流密度Jc,而获得高的Jc必须克服弱连接和提高磁通钉扎能力。针对这一重要科学问题,本课题主要研究新型超导体混合态区域的磁通运动机理,不可逆线性质、起因,临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性行为。通过改变磁场、温度、无序度(材料缺陷所致)和微结构等,对磁通物质状态进行宏观量子调控,从而对相变规律有更清楚的认识。对宏观量子态性质进行研究,力争发现一些新规律,同时探寻潜在的应用。

 

  
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