铁基超导FeSe力学性能及其对超导特性影响与调控的微观研究
发布时间：2021-01-28 03:17
超导材料由于其独特的电磁特性,被广泛应用于与现代高新技术密切关联的强磁场、电力输运、储能等众多领域。铁基超导作为近些年一类新兴的超导材料,其超导转变温度可达40K以上,打破了传统理论预测的临界温度极限;另一方面其具有制备原材料丰富、价格相对低廉等显著优势而备受关注。由于高磁场、变温的制备及工作环境,超导材料不可避免地受到力学变形和温度的影响。当前,力学变形对超导材料的性能影响已成为众多超导材料应用中面临的基础科学问题。力学变形不仅对超导材料的微观晶体结构产生影响,而且对其超导电性产生重要影响,甚至导致材料晶体结构的破坏,这直接关系到铁基超导材料性能和安全应用。围绕力学变形对铁基超导材料FeSe性能的影响,本论文基于微观理论与第一性原理计算方法较为系统地开展了FeSe的弹性、微观电子特性以及超导电性等变化与机制的研究。1、FeSe超导块材及其薄膜材料具有层状微观结构,层间极易发生较大变形甚至结构断裂破坏。对此,本文构建了FeSe块材及薄膜晶体结构并开展了第一性原理计算,实现了FeSe晶体结构在拉伸、剪切作用下破坏过程的模拟仿真,获得了各向异性力学参数及其微观断裂基本特征。结果表明:FeS...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Hg的电阻在低温下随温度的变化[1]
兰州大学博士学位论文铁基超导FeSe力学性能及其对超导特性影响与调控的微观研究2除了温度因素外，流经超导体的电流以及其周围的外界磁场也显著影响其超导特性[2]，即超导特性的实现要受到三个临界参数的限制（如图1-2所示）。这三个临界参数（临界温度、临界电流、临界磁场）共同围成一个三维临界曲面：当所处环境温度、承载电流和磁场均处于临界曲面内时，该材料表现出超导属性；否则，任意一个参数高于其临界值都会导致其超导特性消失。除了零电阻效应外，Meissner效应被称为超导的另一特有的性质，即完全抗磁性。1933年，Meissner与Ochsenfeld在柏林实验室中发现当金属铅和锡块材所处外界温度低于临界温度并处于超导态时，磁场被完全排斥在材料外部且和磁场施加方式无关（如图1-3所示），表现出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性无法从零电阻角度来解释，而需要通过麦克斯韦电磁方程来对其进行描述。图1-2超导体临界曲面[2]图1-3Meissner效应示意图[3]理论研究是材料科学发展的重要支撑，超导电性理论在科学家们不懈努力的过程中得到了迅速发展。最早提出的二流体模型对超导现象进行了直观的解释，在此理论基础上London兄弟于1935年提出了著名的超导London理论[4]。该理论通过描述超导体内磁场及电流特性，创造性地提出穿透深度这一概念，成功解释了超导材料中的迈斯纳效应。Pippard[5,6]以传统导体非局域欧姆定律为基础对London理论进行了修正，从而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二级相变理论基础上提出了GL(Ginzburg-Landau)超导理论，超导态的量子力学属性首次通过波函数形式被考虑。GL理论在描述超导体与外加磁场相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要参量，根据参量的不同，超导体
所处环境温度、承载电流和磁场均处于临界曲面内时，该材料表现出超导属性；否则，任意一个参数高于其临界值都会导致其超导特性消失。除了零电阻效应外，Meissner效应被称为超导的另一特有的性质，即完全抗磁性。1933年，Meissner与Ochsenfeld在柏林实验室中发现当金属铅和锡块材所处外界温度低于临界温度并处于超导态时，磁场被完全排斥在材料外部且和磁场施加方式无关（如图1-3所示），表现出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性无法从零电阻角度来解释，而需要通过麦克斯韦电磁方程来对其进行描述。图1-2超导体临界曲面[2]图1-3Meissner效应示意图[3]理论研究是材料科学发展的重要支撑，超导电性理论在科学家们不懈努力的过程中得到了迅速发展。最早提出的二流体模型对超导现象进行了直观的解释，在此理论基础上London兄弟于1935年提出了著名的超导London理论[4]。该理论通过描述超导体内磁场及电流特性，创造性地提出穿透深度这一概念，成功解释了超导材料中的迈斯纳效应。Pippard[5,6]以传统导体非局域欧姆定律为基础对London理论进行了修正，从而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二级相变理论基础上提出了GL(Ginzburg-Landau)超导理论，超导态的量子力学属性首次通过波函数形式被考虑。GL理论在描述超导体与外加磁场相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要参量，根据参量的不同，超导体被分为第类超导体和第类超导体。当1/2时，超导体为只有一个临界磁场cH的第类超导体；当1/2时，超导体具有下临界磁场c1H和上临界磁场c2H，该类超导体被称为第类超导体。当外加磁场处于c1H和c2H
本文编号：3004259
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Hg的电阻在低温下随温度的变化[1]
兰州大学博士学位论文铁基超导FeSe力学性能及其对超导特性影响与调控的微观研究2除了温度因素外，流经超导体的电流以及其周围的外界磁场也显著影响其超导特性[2]，即超导特性的实现要受到三个临界参数的限制（如图1-2所示）。这三个临界参数（临界温度、临界电流、临界磁场）共同围成一个三维临界曲面：当所处环境温度、承载电流和磁场均处于临界曲面内时，该材料表现出超导属性；否则，任意一个参数高于其临界值都会导致其超导特性消失。除了零电阻效应外，Meissner效应被称为超导的另一特有的性质，即完全抗磁性。1933年，Meissner与Ochsenfeld在柏林实验室中发现当金属铅和锡块材所处外界温度低于临界温度并处于超导态时，磁场被完全排斥在材料外部且和磁场施加方式无关（如图1-3所示），表现出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性无法从零电阻角度来解释，而需要通过麦克斯韦电磁方程来对其进行描述。图1-2超导体临界曲面[2]图1-3Meissner效应示意图[3]理论研究是材料科学发展的重要支撑，超导电性理论在科学家们不懈努力的过程中得到了迅速发展。最早提出的二流体模型对超导现象进行了直观的解释，在此理论基础上London兄弟于1935年提出了著名的超导London理论[4]。该理论通过描述超导体内磁场及电流特性，创造性地提出穿透深度这一概念，成功解释了超导材料中的迈斯纳效应。Pippard[5,6]以传统导体非局域欧姆定律为基础对London理论进行了修正，从而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二级相变理论基础上提出了GL(Ginzburg-Landau)超导理论，超导态的量子力学属性首次通过波函数形式被考虑。GL理论在描述超导体与外加磁场相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要参量，根据参量的不同，超导体
所处环境温度、承载电流和磁场均处于临界曲面内时，该材料表现出超导属性；否则，任意一个参数高于其临界值都会导致其超导特性消失。除了零电阻效应外，Meissner效应被称为超导的另一特有的性质，即完全抗磁性。1933年，Meissner与Ochsenfeld在柏林实验室中发现当金属铅和锡块材所处外界温度低于临界温度并处于超导态时，磁场被完全排斥在材料外部且和磁场施加方式无关（如图1-3所示），表现出完全的抗磁性[3]。完全抗磁性无法从零电阻角度来解释，而需要通过麦克斯韦电磁方程来对其进行描述。图1-2超导体临界曲面[2]图1-3Meissner效应示意图[3]理论研究是材料科学发展的重要支撑，超导电性理论在科学家们不懈努力的过程中得到了迅速发展。最早提出的二流体模型对超导现象进行了直观的解释，在此理论基础上London兄弟于1935年提出了著名的超导London理论[4]。该理论通过描述超导体内磁场及电流特性，创造性地提出穿透深度这一概念，成功解释了超导材料中的迈斯纳效应。Pippard[5,6]以传统导体非局域欧姆定律为基础对London理论进行了修正，从而得到了更加完善的London方程。1950年Ginzburg和Landau[7]在二级相变理论基础上提出了GL(Ginzburg-Landau)超导理论，超导态的量子力学属性首次通过波函数形式被考虑。GL理论在描述超导体与外加磁场相互作用方面取得了巨大的成功，并且引入了一重要参量，根据参量的不同，超导体被分为第类超导体和第类超导体。当1/2时，超导体为只有一个临界磁场cH的第类超导体；当1/2时，超导体具有下临界磁场c1H和上临界磁场c2H，该类超导体被称为第类超导体。当外加磁场处于c1H和c2H
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