强激光与粒子束
2024, 36(1): 013013
1 中国科学院物理研究所，凝聚态理论与计算重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学物理科学学院，北京 100049
3 松山湖材料实验室，广东 东莞 523808
研究了层状高温超导体中约瑟夫森等离子体模式对电场的非线性响应及对应的太赫兹二维相干光谱。从半经典有效模型出发，推导出了约瑟夫森相位的运动方程。通过求解这一运动方程，发现太赫兹二维相干光谱中存在“泵浦-探测”信号、回波信号、失相信号和双量子相干信号。进一步将这些信号与刘维尔路径联系起来，说明体系的具体激发过程，并借此说明这些信号的潜在应用。
太赫兹 太赫兹二维相干光谱 约瑟夫森等离子体模式 层状高温超导体 中国激光
2023, 50(17): 1714014
1 中国科学院物理研究所, 北京 100190
2 松山湖材料实验室, 东莞 523808
超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色, 而且是超导机理研究的良好载体, 是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展, 并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术: 超导带材和大面积薄膜制备。最后, 本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术, 构建与高温超导相关的高维相图和定量规律, 有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。
超导薄膜 脉冲激光沉积 超导机理 超导应用 高温超导 高通量组合薄膜 superconducting film pulsed laser deposition mechanism of superconductivity application of superconductor high-Tc superconductor high-throughput combinatorial film
1 中山大学物理学院, 广州 510275
2 广东省磁电物性分析与器件重点实验室, 广州 510275
在常压下寻找新型高温超导材料是物理和材料领域共同关注的热点问题。近年来, 机器学习技术和大数据成功地解决了材料特性与复杂物理因素之间关系建模的难题, 在新型材料的优化设计中获得了重要应用。然而利用机器学习在材料数据库中寻找常规Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)超导材料, 存在可用数据量少的问题, 导致设计出的超导材料种类少, 结构构型单一。结合BCS超导理论和半监督学习方法, 发展了神经网络模型预测BCS超导体。通过充分利用材料数据库中大量的无标签数据, 即未知超导温度但已知电子结构的晶体材料, 使得训练出的分类模型准确性达72%。模型预测出数十种可常压下存在的新型BCS超导材料, 其中B-C和B-C-N体系的超导温度最高可达约60 K, 高于MgB2的39 K超导纪录。
高温超导 半监督学习 材料设计 神经网络 high-temperature superconductors semi-supervised learning materials design neural networks
1 台州科技职业学院机电与模具工程学院，台州 318020
2 浙江大学台州研究院,强电新材料应用技术实验室，台州 318000
超导材料具备优异的电学和磁学性能，具有很大的发展前景。目前应用最多的是NbTi和Nb3Sn两种低温超导材料，但是其需要在4.2 K超低温下(液氦制冷)使用，成本高昂。Bi-2223的临界超导温度高达110 K，液氮制冷就可以使用，展现出良好的实用价值。Bi-2223是一种层状结构的化合物，常被制备成带材，使层面方向平行于带材表面，以发挥其最佳超导性能。但是将其实用化过程中还存在着Bi-2223相纯度不高、致密度不够、晶粒连接性不佳、抗拉伸强度和延伸率不足等问题。为了能够实用化，必须兼顾电学性能、机械性能、制冷技术等因素。本文综述了实用化Bi系超导带材的制备工艺与研究进展，分别对Bi-2223前驱粉制备工艺、Bi-2223带材的制备工艺及研究进展、Bi-2223超导带材实用化进展等进行介绍，为其制备工艺和实用化的进一步深入研究提供参考。
超导带材 高温超导 超导材料 高压烧结 superconducting tape Bi-2223 Bi-2223 Bi-2212 Bi-2212 high-temperature superconductivity superconducting material high-pressure sintering
南京大学电子科学与工程学院超导电子学研究所, 江苏南京 210093
为实现对太赫兹信号的频谱测量, 以集成对数周期天线的 YBa2Cu3O7(YBCO)约瑟夫森双晶结为信号探测器, 开展了基于高温超导约瑟夫森结的小型频谱检测仪的研制。在低温环境下, 通过THz信号耦合、信号测量、数据读取及 LabVIEW控制界面等功能模块, 利用 Hilbert逆变换完成信号的频谱恢复, 最终成功研制出高温超导约瑟夫森结频谱检测仪, 并对其进行了基本性能测试, 实现了对0.1~2.5 THz的信号检测, 频率分辨力高达 0.04 GHz(@114 GHz)和2 GHz(@1.78 THz)。此外, 对其分辨力的影响因素进行了初步分析。
太赫兹 高温超导 Hilbert变换 频谱仪 terahertz high temperature superconducting Hilbert transformation spectrometer 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(3): 354
1 山东大学 信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态国家实验室, 北京 100190
用激光脉冲沉积(PLD)方法, 以MgAl2O4(001)为衬底制备了过渡金属氧化物LiTi2O4薄膜.采用X射线衍射(XRD)对所制备材料进行结构测试, 结果表明, 材料具有立方尖晶石单相结构, 结晶性能良好.应用拉曼光谱和光谱椭偏仪(SE)分别研究了材料在常温下的拉曼活性声子特性和可见-近红外波段的折射率和消光系数.应用第一性原理计算了LiTi2O4材料的能带结构和态密度, 结果表明理论计算结果和实验测试结果具有很好的一致性, 能带计算结果能够很好的解释薄膜的光学常数.
第一性原理 椭偏光谱 消光系数 过渡金属氧化物 高温超导 first-principles ellipsometry extinction coefficient transition-metal oxides high temperature superconductor
1 南昌工程学院信息工程学院，江西南昌 330099
2 西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安 710071
设计分析了一种工作在3~6 GHz 内嵌平行板谐振器(PPR)的矩形腔测量系统，给出其几何结构设计方案，在预设观察模式和频点下确定腔体尺寸；采用电磁模拟分析方法，在腔体谐振背景下识别平行板谐振器模式。在此基础上通过品质因数求解获得表面电阻R s，从而获取高温超导材料的表面电磁特性。将高温超导材料应用于射频乃至更高频段的微波器件中。
高温超导薄膜 表面电阻 平行板谐振器 high-Tc superconductive film surface resistance(R s) Parallel Plate Resonator 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(1): 81
南京大学 电子科学与工程学院 超导电子学研究所， 南京 210093
在小型脉冲管制冷机(工作温度约60 K)上搭建了高温超导约瑟夫森结太赫兹谐波混频系统，并采取了一系列措施增强结与太赫兹波的耦合。所采取的措施主要有：研究不同基片对结的影响并最终选择MgO做为双晶结基片，设计平面周期对数天线，同时使用一个超半球硅透镜和两个离轴抛物面反射镜组成准光学系统。最终成功在小型脉冲管制冷机中获得结对623 GHz太赫兹波的响应，并且成功进行24次谐波混频实验。
混频器 太赫兹 高温超导约瑟夫森结 小型脉冲管制冷机 准光系统 mixer terahertz high-temperature superconducting Josephson junctio small pulse-tube cryocooler quasi-optical system
1 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
2 电子科技大学 空天科学技术研究院, 成都 610054
3 电子科技大学 电子工程学院,成都 610054
通过在校准头的耦合波导中填充介电常数为10,损耗角正切为0.6的损耗电介质材料,利用该介质对电磁波的损耗来近似测试头中的输入输出耦合环对电磁场能量的影响,以满足镜像法中测试头和校准头中电磁场分布一致这一要求。这一损耗介质材料的引入,改进了测试头和校准头的设计,使得测试头在取得较大耦合量的同时能保持与校准头的对称性,减小了以往测试装置低耦合量所引起的测试误差。
高温超导薄膜 微波表面电阻 损耗电介质 镜像法 HTS microwave surface resistance lossy dielectric image method 强激光与粒子束
2009, 21(11): 1715
