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氧化物超导体的结构
作者:admin    发布于:2020-06-23 07:10   

自从发现123结构的YBa2Cu3O7-δ以后,人们制备了许多有较高界温度的氧化物超导体.多数是铜氧化合物,它们都具有钙钛矿结构,所以氧化物超导体的结构或多或少地继承ABO3钙钛矿结构的一些固有特点.图2-5表示钙钛矿的结构模型.

首先在理想配比的ABO3化学式中,A离子是半径较大的离子,而B离子的半径较小,多半是过渡族金属.A、B离子与6个氧离子形成BO6 的八面体,BO6八面体是钙钛矿结构的骨架.

其次,钙钛矿化合物中都存在氧缺位和A离子缺位,B离子是没有缺位的.A离子缺位和氧缺位是和合成比合物的条件密切相关的.含有高氧缺位的晶体中会发生结构畸变,导致BO6八面在某方向被拉长,使氧离子容易从结构中逸出,它对非理想配比钙钛矿的结构在高温超导体中起着重要的作用.如镧系材料,它具有CuO6八面体结构,其超导临界温度在30-40K;钇系材料,由于氧的缺位,部分具有CuO5正四方锥结构,其超导临界温度在90-100K;若某材料把氧进一步抽出,使其部分具有CuO4平面四边形结构, 其超导临界温度会是多少?还应指出,A晶位上阳离子缺位和元素间的替代,使具有层状钙钛矿结构的氧化物超导体可在一定的组份范围内变化.

B.钕系材料:化学式是Ln2-xCeO4-δ,Ln是镧系元素中的Nd,Pr,Sm,Eu等.导电类型是电子型(N型).它的结构和镧系214结构不同,称为214-T'结构.

C,钇系材料:化学式是YBa2Cu3O6+δ,Y原子可以用稀土元素所代替,其结构是一种缺氧的钙钛矿型结构.称123结构,导电类型是空穴型(P型).它还有一些变型如YBa2Cu4O8的124结构和Y2Ba4Cu7O15的247结构等.正交YBa2Cu3O6+δ 晶体结构如图2-7所示.

D,铅系材料:化学式是Pb2Sr2ACu3O8+δ,A可以是Y,Pr,La等稀有元素,还可再加一些Sr和Ca,它们很类似123结构.称为2123结构,导电类型也是空穴型(P型).其体结构如图2-8所示.

E,铋系材料:化学式是Bi2Sr2Can-1CunO2n+4,n=1称2201相,n=2称2212,n=3称2223相,结构也称为2201、2212、2223、等.是空穴型导电类型(P型).正交Bi系2223结构如图2-9所示.

其二,TlBa2Can-1CunO2n+3,n=1,2,3.分别称1201,1212,1223结构.它的晶体结构如图2-10所示.铊系导电类型是空穴型(P型).

G,汞系材料:化学式是HgBa2Can-1CunO,n=1,2,3,分别称1201,1212,1223结构.是空穴型导电类型(P型)其晶体结构如图2-11所示.

H,BKBO材料: BKBO是非铜氧化物超导体,最高Tc达30.5K.化学式是Ba1-xKxBiO3,属钙钛矿结构.是空穴型导电(P型).

这些氧化物超导体的临界温度都是成份和微结构的函数.La系材料的Tc可达30-40K.N型导电钕系材料的最高Tc为25K左右.钇系材料Tc可达95K,它是目前研究工作最多的一种材料.它的变型124结构的Tc可达80K左右.247结构的Tc可达55K.铅系材料的Tc可达70K以上.Bi系2223结构的Tc可达110K.铊系2223结构的Tc可达125K.汞系1223结构在加压的条件下Tc可达150K.

经过多年的研究,发现这些具有较高的临界温度的铜氧化合物超导体.有些重的共同特征与传统的超导材料有些区别,而非铜氧化物超导体BKBO却更像传统的超导材料.它用BCS理论框架能比较好理解BKBO的性质.

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