PbTaSe2的合成及物性研究

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摘要最近，非中心对称超导材料成为了科学家研究超导体材料的一个热点。超导体的一个特性是在一定条件下电阻率为零，另一个特性是完全抗磁性。自超导现象发现以来许许多多的科学家都在这一领域做出了突出贡献。本论文主要介绍了超导体的概念，以及超导体的发展历程，同时还介绍了用固相合成法来合成非中心对称超导样品PbTaSe2，并测量了PbTaSe2的超导转变温度Tc，以及在不同磁场下样品的超导转变温度。下面将是对这些内容的介绍，以及我的实验过程和实验数据。50423

毕业论文关键词：非中心对称超导材料；固相合成法；超导转变温度Tc

一、研究背景 4

1.1 超导体 4

1.2超导的发展 5

1.3非对称中心材料 5

1.3.1非对称中心材料超导理论 5

1.3.2重费米子非中心对称超导材料 6

1.3.3弱关联非中心对称超导材料 6

1.3.4 非中心对称超导材料PbTaSe2样品 6

二、研究内容和步骤 7

2.1固相合成法 7

2.2 PbTaSe2的制备 8

2.2.1原料配比 11

2.2.2研磨压片 12

2.2.3 密封 13

2.2.4烧结 13

2.3 物性分析 13

2.3.1 EDS能谱分析 13

2.3.2综合物性测试系统（PPMS） 13

2.3.3磁性测量系统（MDMS） 14

2.3.4Origin 8.0作图 15

三、实验结论 15

四、致谢 17

五、参考文献 18

一、研究背景

1.1 超导体

20世纪初的时候，荷兰科学家Onnes在实验室意外发现了金属汞（Hg）在温度冷却至-268.98℃时，电阻突然消失的现象,在后来的研究中他发现了其他一些金属或者合金也具有类似现象，这些材料也有在低温下失去电阻的特性。Onnes将这些金属和合金的这种特殊导电性能称为超导态[1]，而具有超导态的材料被称作超导体。

Onnes观测到金属汞的电阻随温度的变化关系。

超导体还有一个特性是完全抗磁性，也就是在磁场中超导体出现体内磁感应强度为零的现象，这个现象的发现者是Meissner和Ochsenfeld。换句话说对于超导体而言：内部磁感应强度（B）处处为零[2]。这是超导体与理想导体的本质不同之处，对于理想导体而言，也就是内部电场强度为零的导体，当这种导体电阻失去的时候，内部磁场会被冻结。对于超导体而言，超导体内的磁感应强度处处为零，则与外加磁场无关。

超导体必须同时具备电阻为零且具有完全抗磁性两个重要特征，在实验中如果同时观测到了零电阻和内部磁感应强度B处处为零，那么才能确定该种材料为超导体。对于不同的超导体材料一般有不同的超导转变温度Tc，也有不同的零电阻温度。当超导体在一定条件下处于超导态的时候，它的自由能要比正常态低，由于外磁场的作用，在超导态下的自由能会增加，这与正常态下自由能不随外磁场变化是不同的。从这点可以看出，超导态在外磁场达到某一数值的时候可以过渡到正常态，这个磁场的数值就是临界磁场Bc。也正是因为超导体的这些特性，超导材料在电能的运输上不会有损失，随着科学技术的发展，近些年来超导体材料的性能不断被优化，实现超导的临界温度也越来越高，研究出能在较高温度下甚至是室温下超导的材料是科学家们一直努力的方向。可以想象，一旦在室温下，超导体能达到实用水平，将对现代社会产生翻天覆地的变化。