超導納米材料的制備與物性研究.pdf

1、近年來，隨著材料合成與微加工技術(shù)的不斷發(fā)展，亞微米、納米尺度的人工晶體以其新穎的物理、化學性質(zhì)以及在器件領(lǐng)域的潛在應用前景引起人們的廣泛關(guān)注，成為了世界性的研究熱點。對于超導材料而言，樣品尺寸的減小將使量子漲落、熱擾動等因素對于體系超導電性的影響變的非常顯著，導致諸如超導態(tài)的量子相滑移(QPS)、Meissner態(tài)下的磁通再入等不同于塊材超導體的性質(zhì)的出現(xiàn)，使人們對于超導電性的理解與調(diào)控進入了一個全新的層次。但是受到材料合成、測試手段等

2、的限制還存在諸如納米高溫超導體中QPS、晶格應力等因素如何影響體系的超導電性：如何實現(xiàn)納米超導體形貌的有效控制合成等問題。 本論文中正是針對這些制約納米超導電性研究的“瓶頸”問題展開，提出了一種基于溶膠凝膠方法與多孔氧化鋁模板的合成多元超導氧化物納米線的方法，并研究了所得到的Lal-85Sro．15Cu04納米線中的晶格畸變對于體系超導電性的影響；我們還將多種表面活性劑引入溶劑熱反應體系，并成功合成了具有良好抗氧化能力的聚合物包

3、覆Pb納米線同軸電纜，與具有非對稱結(jié)構(gòu)的Pb半球，為實現(xiàn)超導材料的控制合成提供了靈活高效新思路。具體內(nèi)容共分為五章并分別概況如下： 第一章綜述了關(guān)于納米超導材料研究的研究進展，包括理論與實驗上已經(jīng)給出的尺寸與維度對于超導電性的影響；目前已知的一些超導納米材料的合成方法，以及納米超導材料在器件研究領(lǐng)域的應用等。最后給出了當前研究中存在的一些問題。 第二章提出了一種溶膠凝膠配合多孔氧化鋁模板合成多元氧化物超導納米線有序陣列的

4、方法。所使用的雙絡和溶膠工藝可以有效的降低La<,2-x>Sr<,x>CuO<,4>的成相溫度；利用真空負壓結(jié)合表面張力的作用可以得到高填充率的溶膠-模板復合體。所制備的La<,1.85>Sr<,0.15>CuO<,4>納米線，直徑約為30-40 nm，長度達到微米量級；結(jié)構(gòu)分析表明在這樣的納米線體系中存在ab軸拉伸，c軸壓縮的晶格畸變，這將削弱CuO<,2>面內(nèi)Cu原子與O原子之間的電子軌道重疊程度，從而壓制了超導電性。 第三

5、章提出一種基于氨水單元絡合體系溶膠制備方法，并通過對比不同升溫速率對于乙二胺雙元絡合體系溶膠與該單元絡合體系溶膠所得到的LSCO納米材料產(chǎn)物形貌的影響，分析了溶膠在多孔氧化鋁模板孔洞中的具體演化過程，從而給出了調(diào)控產(chǎn)物尺寸、長徑比所對應的合適工藝，并得到了直徑20 nm左右的針狀La<,2-x>Sr<,x>CuO<,4>納米棒。 第四章從交聯(lián)卷曲成管和原位模板指導的納米結(jié)構(gòu)合成思路出發(fā)，在PVP、Pb(CH<,3>COO)<,2

6、>·3H<,2>O、C<,2.H<,6>O<,2>的溶劑熱體系中加入適量的PVA以引入交聯(lián)，促使片狀聚合物卷曲，并形成直徑100-150 nm的管狀前驅(qū)物；并控制合適的反應溫度，使Pb(CH<,3>COO)2·3H<,2>O分解生成的Pb在這些納米管中成核生長，并最終形成聚合物包裹Pb納米線的Pb@PVA納米電纜，并通過對比實驗研究了這種電纜結(jié)構(gòu)的抗氧化特性。這是首次在溫和的液相體系中得到均勻的聚合物包裹活潑金屬的實例，所采用的工藝具有