Ta离子辐照对YBa2Cu3O7-δ的微观结构和载流特性的影响

摘要：

高温超导YBa2Cu3O7-δ(YBCO)涂层导体也称为第二代高温超导带材(2G-HTS带材),在能源、交通等领域具有广泛的应用前景.然而,其在强磁场下临界电流密度较低的问题严重限制了其应用,因此提升其磁通钉扎和在场载流能力是YBCO涂层导体的研究热点.本文利用1.9GeV的Ta离子对YBCO带材进行辐照,研究了不同剂量的Ta离子辐照后YBCO带材的微观结构和载流特性变化.样品的场发射透射电子显微镜(field emission transmission elec-tron microscope,FETEM)图像显示,辐照过程中高能181Ta32+离子在薄膜中形成了～10 nm尺寸的柱状缺陷,说明辐照后样品中产生了有效的钉扎中心.通过磁学测量系统(magnetic property measurement system,MPMS)对辐照样品的载流特性进行研究,发现当Ta离子剂量低于5.0×1010 ions/cm2时,样品的临界转变温度Tc,on并无明显变化,但当剂量达到5.0×1010 ions/cm2时,Tc,on减小了约0.6 K;当剂量高于1.0×108 ions/cm2时,由零场冷磁化强度随温度变化情况可知,辐照样品的超导抗磁相明显多于无辐照样品.同时,较高辐照剂量如5.0×1010 ions/cm2YBCO样品的Jc较高,不同磁场下的Jc均得到了明显提升,30 K、1 T时的提升因子达到了 3.8(提升因子定义为不同温度、外场下的Jc与77K自场下Jc的比值),为同温度同场下无辐照样品的3倍.将临界电流密度Jc与磁场强度H的关系采用Jc∝H-β进行拟合,发现高剂量样品的磁通匹配场H*和表征随磁场衰减参数β增大了.此外,约化钉扎力密度标度关系显示,在低场下,样品中的钉扎类型在低辐照剂量下主要是面钉扎,当辐照剂量达到5.0×1010 ions/cm2时开始向点缺陷钉扎类型转变,高场下则是所有样品都更符合面钉扎类型.

关键词：高能Ta离子;YBa2Cu3O7-δ高温超导涂层导体;辐照;钉扎缺陷;载流特性

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资助基金：中国科学院战略重点研究计划;国家重点研发计划;国家自然科学基金

在线出版日期：2021-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：3965-3972