高温超导材料初探 13300200016 胡昱 13300200020 徐嘉俊 指导老师：姚红英
目 录 研究背景 实验设备 YBCO的制备 高温超导实验结果与分析 小结 XRD实验设备&分析软件 XRD分析 YBCO的可能结构 目 录 研究背景 实验设备 YBCO的制备 高温超导实验结果与分析 小结 XRD实验设备&分析软件 XRD分析 YBCO的可能结构 小结、问题和建议 参考文献 鸣谢
研究背景 超导是指某些物质在一定温度条件下（一般为较低 温度）电阻降为零的性质。高温超导体通常指在液 氮温度（77K）以上超导的材料。 钇钡铜氧超导体（YBCO）在液氮温区（77K）具有 非常高的不可逆场，用这种材料制成的带材在高场 中具有很高的高载流能力，使得它在强电领域，如 传输电缆、电机、储能和磁体等诸多方面具有广阔 的应用前景。
实验设备
YBCO的制备 实验需制备5g的YBCO样品，根据反应式： 𝑌 2 𝑂 3 +6𝐶𝑢𝑂+4𝐵𝑎 𝐶𝑂 3 + 1 2 𝑂 2 =2𝑌 𝐵𝑎 2 𝐶𝑢 3 𝑂 7 +4 𝐶𝑂 2 以Y：Ba：Cu = 1：2：3的摩尔比，经计算得： m 𝑌 2 𝑂 3 =0.756g， m 𝐶𝑢𝑂 =1.599g， m 𝐵𝑎 𝐶𝑂 3 =2.644g 制备过程: 1.混合并研磨粉末； 2.第一阶段粉末的焙烧； 3.压成小长方形； 4.第二阶段块材的焙烧退火.
两次实验转变温度为何不相等？ 高温超导实验结果与分析 起始转变温度：108K 超导电阻为零对应温度 𝑇 co =101𝐾 T从低到高 起始转变温度：97K 超导电阻为零对应温度 𝑇 co =93𝐾 转变温度：95K 转变温度：3K T从高到低 两次实验转变温度为何不相等？ 升温与降温的YBCO R-T曲线
高温超导实验结果与分析 三次降温实验记录的YBCO R-T曲线
小结 YBCO在降温过程中，高温超导转变温度为95K；在升温过程中， 超导转变温度为104.5K。降温时超导转变温度小于升温时超导转变 温度实验证明YBCO具有超导性，在高温段，YBCO阻值与温度成 正相关。 铂温度计探头的比热容和样品比热容不同，导致升/降温速度不同， 这是导致升降温过程中转变温度不同的主要原因。 样品与温度计并未完全紧密接触，存在动态温差 测量时应选取正确的量程，量程过大将会导致X-Y记录仪上无有效 数据记录
XRD实验设备&分析软件 实验用XRD分析设备
XRD YBCO化合物的XRD图谱
待测样品的X光衍射图谱 Y系123相的X光衍射图谱 待测样品的X光衍射图谱 （a）四角晶系 a=b；（b）正交晶系a≠b
JADE 5.0 软件界面 JADE 5.0
YBa2Cu3O6.98的标准XRD图谱
YBa2Cu3O7的标准XRD图谱
样品的物相分析结果
样品的物相分析结果
YBCO的可能结构 YBCO的猜想结构 O完全填隙的结果 钙钛矿结构
结论 问题 我们实验制得的YBCO晶体属于正交晶 系，具有超导特性，与理论相符 我们得到的YBCO 123的氧元素含量在 6.9~7之间 33°附近有一个没有检索出来的峰 不同物相的YBCO标准谱都没有能和测 得实验谱完美匹配，猜想可能由于研磨 不充分导致峰高比例与标准谱不同 对YBCO的超导机制依然不是特别清楚 提出几个以后可以进行进一步探索的实验： 1.可以尝试不同比例的碳酸钡、氧化铜、氧化钇样品混合制样 2.可以尝试不同元素的掺杂（实现对现有元素的替位）对超导特性的影响 3.改变退火条件研究氧含量对超导特性的影响
参考文献 “实验用XRD分析设备”截图自http://yqgx.fudan.edu.cn/ https://en.wikipedia.org/wiki/Yttrium_barium_copper_oxide https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_mixte_de_baryum_de_cuivre_et_d%27ytt rium 周公度、段连运 北京大学出版社 结构化学基础（第4版） 292 罗维昂等 钇钡铜氧涂层的超导性 华中一等 钇钡铜氧高Tc超导体的实验研究 王洪艳等 钇钡铜氧超导厚膜的研究进展 杨国峰等 晶格常数与掺杂YBCO体系超导电性的关系 杜家驹等 单相钇钡铜氧高温超导体的超导转变与内耗原位研究 吴平 高Tc超导材料YBCO临界温度测量方法
鸣谢 感谢各位老师和同学的聆听和意见 感谢姚红英老师、乐永康老师对本实验的指导 感谢化学系徐老师对本实验的支持