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铝掺杂对MgB2超导电性的影响

作　者: 马金元
导　师: 孙爱民
学　校: 西北师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: MgB2 掺杂超导电性电负性拓扑指数价电子轨道能量拓扑指数
分类号: O511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
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内容摘要

本论文主要分两部分内容。第一部分主要介绍了超导的发展、超导电性的基本性质、BCS理论及其主要结论。2001年超导转变温度高达39K的金属间化合物MgB₂的发现激起了物理学界、材料界和工业界的广泛关注，我们简要地分析了MgB₂的超导特性、超导机理及几年来研究现状和应用前景。众所周知掺杂是研究超导材料性能的变化，寻找新超导材料的常用方法。主要说明了采用改进的固相反应烧结法制备了一系列Mg_1-xAl_xB₂（0.00-0.15）超导材料，并对它们的结构、转变温度和超导特性作了研究。发现随着Al掺入量的增加晶格参数及临界转变温度都有减小的趋势。结合XRD分析，发现大部分Al原子替代了Mg原子。本文对此现象的产生原因作了分析，结果表明可能是Al原子引起的缺陷和样品中Al分布不均匀所形成的MgAlB₄及反应生成的Al₂O₃共同对超导电性产生了影响。第二部分介绍了分子拓扑指数理论及分子拓扑指数在材料研究中的预测能力、实用价值和几种典型、重要的拓扑指数。分子和原子的拓扑性质是分子和原子固有的几何性质，它可以反映分子和原子结构的重要信息，这将有助于我们对物质的性质进行预测。通过研究MgB₂掺杂体系的临界转变温度与电负性拓扑指数和价电子轨道能量拓扑指数的0阶指数和之间的关系，发现转变温度高的物质在最佳掺杂范围内对应的和分别在2.9034-2.9509和3.9218-3.8613内。这就为通过实验手段改变MgBcTmFmV⁰F⁰V⁰F⁰V2体系掺杂成份，保证了掺杂时掺杂物的选取及浓度大小以保证转变温度的提高，为实验工作者今后探索更好的掺杂MgB₂体系超导物的研究提供了一个借鉴。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-15
  1.1 超导体的发展历史及基本特性  8-12
    1.1.1 超导体的发展简介  8-9
    1.1.2 超导体的基本特性  9-12
  1.2 BCS理论及主要结论  12-14
    1.2.1 BCS理论  12-13
    1.2.2 BCS理论的主要结论  13-14
  1.3 本课题研究的内容和意义  14-15
第二章 MgB_2超导电性研究及应用前景  15-26
  2.1 MgB_2超导体简介  15-21
    2.1.1 MgB_2的超导特性  15-18
    2.1.2 MgB_2的超导机理  18-21
  2.2 MgB_2超导体的研究现状和应用前景  21-26
    2.2.1 MgB_2超导体的研究现状  21-24
    2.2.2 MgB_2 超导体的应用前景  24-26
第三章 Al元素掺杂MgB_2超导块材的制备及研究  26-32
  3.1 Mg_(1-x)Al_xB_2样品的制备与测量  26-27
  3.2 Mg_(1-x)Al_xB_2样品的X-Ray衍射分析  27-28
  3.3 Mg_(1-x)Al_xB_2样品的d、FWHM和x关系分析  28-29
  3.4 Mg_(1-x)Al_xB_2样品的a、c和x关系分析  29-30
  3.5 Mg_(1-x)Al_xB_2样品的R-T关系分析  30-31
  3.6 本章结论  31-32
第四章分子拓扑指数理论  32-35
  4.1 几种重要的拓扑指数  32-35
    4.1.1 分子连接性指数  32-33
    4.1.2 电拓扑状态指数  33
    4.1.3 分子电性距离矢量  33-34
    4.1.4 Kappa 指数  34-35
第五章拓扑指数与MgB_2体系超导电性的关系  35-42
  5.1 理论分析  35-36
  5.2 电负性/价电子拓扑指数的构建  36-37
    5.2.1 电负性拓扑指数~mF的构建  36
    5.2.2 价电子轨道能量拓扑指数 ~mV的构建  36-37
  5.3 掺杂二硼化镁体系 0 阶拓扑指数的计算  37-39
  5.4 结果讨论  39-41
    5.4.1 电负性拓扑指数 0F  39-40
    5.4.2 价电子轨道能量拓扑指数 0V  40-41
  5.5 本章结论  41-42
第六章总结与展望  42-43
参考文献  43-49
附录:作者攻读硕士学位期间发表和已完成的论文  49-50
致谢  50

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