高温超导材料的特性与表征.doc

《高温超导材料的特性与表征.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高温超导材料的特性与表征学号：201011141961姓名：郭雪鹏指导老师：王老师口期：2012/10/31摘要：木实验通过液氮降温法测量了超导样品的电阻转变曲线，确定起始转变和零电阻温度分别96.437K和86.791K。并以伯电阻温度计为标准，得到了硅二极管的正向电压值与温度的变化1111线；演示高温超导体磁悬浮现象；泄量测量了在零场冷和场冷条件下的磁悬浮力和超导体一磁体间距的，关系曲线。关键词：高温超导体零电阻现象MEISSNER效应磁悬浮1引言从1991年荷兰物理学家H.K.Onnes发现低温超导体，超导科技发展大体经历了三个阶段:1911年到1957年BCS超导微观理

2、论问世，核心是提出库珀电了对；1958年到1985年是超导技术应用的准备阶段，成功研制强磁场超导材料，发现约瑟夫森效应；第三阶段是1986年发现高于30K的超导材料，进入超导技术开发时代。超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在更方血的应用开辟了十分广阔的前景。本实验目的是通过对氧化物高温超导材料的测量与演示，加深理解超导体两个基木特性；了解超导磁悬浮原理；了解金属和半导体的电阻随温度变化以及温差电效应；掌握低温物理实验的基木方法：低温的获得、控制和测量。2原理2・1超导现象、临界参数及实用超导体1)零电阻现象将物体冷却到某一临界温度Tc以下时电阻突然降为零的现彖，成为超导体的

3、零电阻现彖。不同的超导体的临界温度备不相同。用电阻法测量临界温度，把降温过程屮电阻温度曲线开始从百线偏离处的温度称为起始转变温度:“窗，临界温度乙定义为待测样品电阻从起始转变处下图1超导体的电阻转变曲线降到一半对应的温度，也称作超导转变的屮点温度Ttno电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度A7；,电阻完全降到零时的温度为零电阻温度7；。o2)MEISSNER效应超导体内磁感应强度等于()，与加磁场顺序无关。图2超导体磁性1)临界磁场乞磁场加到超导体上血，部分磁场能量用来建立屏蔽电流的磁场抵消超导体内部磁场。当磁场达到某一数值，样品返I叫正常态，破坏超导电性，这个

4、磁场称为临界磁场日°。实验发现,有两类磁行为。对于一般导体，在Tc一下，Hc(T)与T遵循Hc(T)=Hc(0)[l-(W)2]；第二类超导体，超导态和正常态Z间存在一个过渡态，有两个临界参数Hcl和Hc2。H

5、数金属超导体正常态恢复是突变的，对超导和金、化合物及高温超导体，随I增加逐渐变到正常态。2.2电阻温度特性1)纯金属材料的电阻温度特性纯金属品体电阻产工于晶体电了被晶格散射和晶格屮缺陷热振动散射。金属总电阻率表示为p=pL(T)+pr了)表示晶格热振动对电了散射引起的电阻率，与温度有关，电阻与温度的关系决定晶格振动散射。。表示杂质和缺陷对电了散射引起的电阻率，一般不依赖温度。2)半导体材料的电阻温度特性木征半导体的电阻率口为Pi厲为载流了浓度，H=/<+//为迁移率。电阻率“随温度上升单调下降，如<0。dT对于杂质半导体，载流了由杂质电离及木征激发产生,载流了浓度随温度变化关系

6、比较复杂,存在电离杂质散射和声了散射，迁移率变化比较复杂。3实验木实验装置由以下部分纽•成:低温温度的获得和控制主要包括低温恒温器和不锈钢杜瓦容器;电测量部分主要包括BW2型高温超导材料特性测试装置和PZ158型真流数字电压表；高温超导体的磁悬浮演示装置。3・1低温恒温器和不锈钢杜瓦容器得到从液氮的正常沸点77.4K到室温范围内的任意温度，主要测量超导转变1111线，并在液氮正常沸点附近的温度范围内标定温度计。控温从高温到低温，利丿IJ液氮液面以上空间存在的温度梯度来获得需要的温度，通过改变低温恒温器奋杜瓦容器内的位置来改变样品温度控制降温速率。3.2电测量原理及测量设备电测量

7、设备核心是BW2型高温超导材料特性测试装置电源盒和PZ158型直流数字电压表。BW2型高温超导材料特性测试装置主要由钳电阻、硅二极管和超导样品等三个电阻测量电路构成，每一电路包含恒流源、标准电阻、待测电阻、数字电压表和转换开关五个主要部件。电阻测最电路如图3「恒漁源｝标准电池Rn样品RrR.UXR4数据处理与结果分析根据实验数据得到样品的电阻随温度变化1111线和一•极管止向电压随温度变化关系如图4R(Q)样品电阻与温度关系曲线0.4500.4000.350.■■♦0.300八0.250•0