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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳長佑
研究生(外文):CHEN,CHANG-YOU
論文名稱:頂端晶種熔融成長法製備單晶稀土鋇銅氧高溫超導體之研究
論文名稱(外文):Grow the Single Crystal Rare-Earth-Barium-Copper-Oxide High-Temperature Superconductors by Top Seed Melt Growth Methods
指導教授:陳昭翰
指導教授(外文):CHEN,JAU-HAN
口試委員:宋皇輝陳坤麟
口試委員(外文):SUNG,HUANG-HUEICHEN,KUEN-LIN
口試日期:2017-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:醫療器材設計與材料碩士學位學程
學門:工程學門
學類:生醫工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:126
中文關鍵詞:REBCO超導體塊材頂端晶種熔融成長
外文關鍵詞:REBCO bulk superconductortop-seeded melt growth
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本研究主要目的在於探討有利於RE-Ba-Cu-O(RE = Y、Sm 及 Nd)系高溫超導體的單晶製程參數。實驗用頂端晶種熔融法成長單晶REBCO樣品,其中SmBCO和 NdBCO的晶種選用MgO,然後用SmBCO做為YBCO的晶種。
在RE123系添加不同比例的RE210和RE211,部分樣品參數有助於JC、TC值的提昇,並可降低RE/Ba原子比,抑制RE與Ba置換現象。
本實驗中REBCO樣品進行頂端晶種熔融製程成長單晶時,因為長時間在大氣氣氛下高溫反應,導致超導塊材氧含量不足而降低其超導性質,故須經補氧的熱處理過程,使超導體 REBa2Cu3O7氧含量提高為 6.5-7 時,方轉變為具有超導性的斜方結構(orthorhombic)。
SmBCO塊材添加Sm210-25% +Sm211-25%、Sm211-25%和NdBCO塊材中添加Nd 211-40%、Nd 210-25%、Nd 210-10% + Nd 211-40%的電阻在77 K接近為零,YBCO塊材則添加Y211之塊材皆有明顯磁浮現象產生。

The main purpose of this study is to explore the process parameters of growing single crystal RE-Ba-Cu-O (RE = Y, Sm, and Nd) high temperature superconductors. The samples were prepared by using top-seeded melt-textured growth, MgO was selected as seed crystal for SmBCO and NdBCO, and then SmBCO was used as seed crystal for YBCO.
RE210 and RE211 were added to RE123, and some samples were found the JC and TC values were enhanced, and the RE/Ba atomic ratio was reduced and the RE and Ba substitution were suppressed.
During top-seeded melt growth process, the REBCO samples were under high temperature in the air for a long time, caused the oxygen content of bulk superconductors insufficiently to reduce its superconductivity. Therefore, the superconductor REBa2Cu3O7 was annealed under oxygen atmosphere, increase the oxygen content to 6.5-7, then the crystal structure change to the superconducting orthorhombic structure.
The resistance of SmBCO bulk materials which are added Sm210-25% + Sm211-25%, Sm211-25% and NdBCO bulk materials which are added Nd 211-40%, Nd 210-25%, Nd 210-10% + Nd 211- 40% is close to zero at 77 K. All of the YBCO bulk materials which are added Y211 show a significant magnetic levitation.

封面內頁
簽名頁
中文摘要 ...iii
ABSTRACT...iv
誌謝...v
目錄...vi
圖目錄...viii
表目錄...xii

第一章 緒論...1
1.1前言...1
1.1.1超導體的早期發展...1
1.1.2高溫超導體的發展...3
1.1.3弱連結效應...5
1.1.4第一類及第二類超導體...6
1.2超導體的應用...9
1.3研究動機...10
第二章 稀土鋇銅氧高溫超導體與熔融製程原理...12
2.1 稀土鋇銅氧高溫超導體...12
2.1.1晶體結構...12
2.1.2系統相圖...16
2.1.3系統超導特性...19
2.2 熔融製程...20
2.2.1熔融製程基本原理...21
2.2.2熔融製程改良...22
2.2.3充氧退火...24
2.3 REBCO熔融製程影響因素...24
2.3.1 晶種的影響...24
2.3.2高溫低氧壓下降低固溶度...26
2.3.3實驗充氧退火條件...27
2.3.4初始化學成份組成...28
2.3.5 RE211/RE422的影響...30
第三章 實驗流程與分析儀器...32
3.1實驗材料...32
3.2實驗步驟...33
3.2.1 RE123、RE211/RE422、RE210粉末煆燒...34
3.2.2頂接晶種熔融製程...37
3.2.3充氧退火...42
3.2.4微結構觀察和性質分析...43
3.3實驗分析儀器...44
3.3.1 X光繞射儀...44
3.3.2場發射掃描式電子顯微鏡及X射線能量散布分析...46
3.3.3粒徑分析儀...48
3.3.4電性量測系統...48
3.3.5 van der Pauw量測法...50
第四章結果與討論...52
4.1 RE123、RE211、RE210粉末檢測與分析...52
4.1.1 X光粉末繞射...52
4.1.2粒徑分析儀檢測...62
4.2 REBCO塊材晶體結構分析...67
4.2.1 REBCO塊材研磨粉末之晶體結構分析...68
4.2.2 YBCO塊材晶體結構分析...69
4.2.3 SmBCO塊材晶體結構分析...73
4.2.4 NdBCO塊材晶體結構分析...77
4.3 REBCO塊材進行表面形貌及成份分佈之檢測...81
4.3.1 REBCO塊材表面形貌...84
4.3.2成份分佈之檢測...93
4.4電阻率與溫度之特性分析與磁浮測試...100
4.4.1電阻率與溫度之分析...101
4.4.2磁浮測試...106
第五章 結論...108
參考文獻...110


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