固相反应法制备高温超导材料YBCO实验的研究_论文网

则，

逐渐降低样品温度，用电流换向法测量样品电压与温度关系曲线，若样品电压的数值和符号都相同，则表明超导样品的电阻已为零值。由样品电压与温度曲线可测出其对应的Tc。

3.3超导转变温度Tc测试装置

本实验所用装置：BW2型高温超导材料特性测试装置^[4]，PZ158型直流数字电压表。

3.4实验结果

下面给出了各组样品的实验结果：样品电压与温度测试曲线、起始转变温度（T_c,onset）、零电阻温度（T_c0）、超导转变中点温度（T_cm）及超导转变宽度的数值。

第一组样品实验结果如表1所示，第一组样品电压与温度测试曲线如图5-图8所示：

表1 第一组样品实验结果

样品电压/μV样品电压/μV

温度/K温度/K

图5 1号样品电压与温度测试曲线图6 2号样品电压与温度测试曲线

样品电压/μV样品电压/μV

温度/K 温度/K

图7 3号样品电压与温度测试曲线 图8 4号样品电压与温度测试曲线

第二组样品实验结果如表2所示，样品电压与温度测试曲线如图9-图12所示

表2 第二组样品实验结果

图9 5号样品电压与温度测试曲线图10 6号样品电压与温度测试曲线

图11 7号样品电压与温度测试曲线 图12 8 号样品电压与温度测试曲线

第三组样品实验结果如表3所示，样品电压与温度测试曲线如图­­13-图16所示

表3第三组样品实验结果

样品电压/μV

温度/K

图13 9号样品电压与温度测试曲线 图1410号样品电压与温度测试曲线

图15 11号样品电压与温度测试曲线 图16 12号样品电压与温度测试曲线

第四组样品实验结果如表4所示，样品电压与温度测试曲线如图­­17-图18所示

表4 第四组样品实验结果

图17 13号样品电压与温度测试曲线图18 14号样品电压与温度测试曲线

图1915号样品电压与温度测试曲线 图20 16号样品电压与温度测试曲线

3.5实验结果分析

⑴ 在烧结温度395℃的条件下，四组样品的起始转变温度和超导转变宽度随烧结时间的变化关系如图21和图22所示，图中表明，样品第一次烧结5小时以上，第二次烧结1小时以上，YBCO样品均可达到超导态。烧结时间越长，其越高，越小，样品的超导性能越好。

图21随烧结时间变化曲线图22 随烧结时间变化曲线

⑵ 图19显示15号样品超导，图20显示16号样品不超导。15号样品第一次烧结5小时，第二次烧结1小时，共烧结时间6小时，其T_c,onset达92.5K，Tco达90.0K，△Tc为2.0K，已完全超导。而16号样品第一次烧结3小时，第二次烧结5小时，共烧结8小时论文网，测试结果不超导。这说明第一次烧结温度时间的控制，对样品结晶好坏及超导性能起关键作用。实验表明在395℃第一次烧结5小时以上，样品的超导相结晶已较为充分。

⑶ 图12显示8号样品不超导。该样品是第一次烧结15小时后，不进行第二次烧结，直接研磨压片制得的。这说明样品制备中，第二次烧结的过程是不可缺少的。

4.结论

⑴ YBCO高温超导材料（YBa₂Cu₃O_7-δ）其结构中氧含量的不同会造成晶体结构的不同，氧含量接近7时为具有超导性质的正交相，而样品中的氧含量与制备过程和热处理条件密切相关。在“固相法制备高温超导材料YBCO的实验”中，样品的烧结温度和时间的控制对样品超导性能起关键作用。

⑵ “固相法制备高温超导材料YBCO的实验”中，样品要经过两次烧结的步骤是必要的。样品在合适的温度下烧结，烧结时间越长超导性能越好。

⑶ 经实验证明，样品烧结温度在935℃，样品第一次烧结时间5小时，第二次烧结时间1小时制得YBCO样品已可以达到超导态，其起始转变温度达92.5K，超导零电阻温度达90.0K，△Tc达到2.0K。实验中选用这个烧结温度和时间，可极大节约样品制备的时间和功耗。

参考文献：
[1]周午纵，梁维耀.高温超导基础研究[M] . 上海：上海科学技术出版社，1999：1-13.
[2]侯晓强，王军.近代物理实验[M].郑州： 郑州大学出版社，2010：210-211.
[3]张逸民，张敏.物理实验教程[M].郑州：郑州大学出版社，2005：233-235.
[4]陆果,陈凯旋,薛立新.高温超导材料特性测试装置[J].物理实验，2001，（5）： 7-10.
 

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