用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法技术

一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，包括施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量，也就是利用控温装置对样件进行表征复电阻抗随温度变化关系，该控温方式为：设置控温装置的软件起始温度为300K、终止温度为5K和均降温到终止温度的时间为125分钟，然后对样件以上述设置进行降温；等样件降温到5K后，以2K/分钟进行均匀升温。并结合其他步骤，该测量方法有效避免了现有技术在进行对铁基超导体的面内电阻测量时，需施加压力而使得该测量方法繁琐且不便于操作；也避免了在通入直流电压(流)的条件下，无法同时进行对铁基超导体的面内电抗的测量而表征相应抗磁性的缺陷。

Measurement method of complex electrical impedance for characterizing electron nematic phase of iron-based superconductors

A complex electrical impedance measurement method for characterizing the electronic nematic phase of iron-based superconductors, including applying AC voltage to measure the in-plane complex electrical impedance of iron-based superconductors, that is, using a temperature control device to characterize the relationship between the complex electrical impedance and the temperature change of the sample piece, the temperature control formula is: setting the software starting temperature of the temperature control device to 300K, the ending temperature to 5K and cooling to the end The temperature stop time is 125 minutes, and then the sample is cooled with the above settings; after the sample is cooled to 5K, it is evenly heated with 2K / min. Combined with other steps, the measurement method effectively avoids that the existing technology needs to apply pressure when measuring the in-plane resistance of iron-based superconductors, which makes the measurement method cumbersome and inconvenient to operate; it also avoids the defect that the in-plane reactance of iron-based superconductors can not be measured at the same time under the condition of DC voltage (current) and the corresponding diamagnetism can be characterized.

【技术实现步骤摘要】
用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法
本专利技术涉及铁基超导体
，也涉及电阻抗测量
，具体涉及一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法。
技术介绍
德国物理学家迈斯纳指出，超导体区别于理想金属导体，除了零电阻外，它还具有另一种独立的特性，即完全抗磁性。超导体一旦进入超导态，外界磁场根本进不去，材料内部磁感应强度为零。同时具有零电阻和抗磁性是判断超导体的双重标准，单凭这两大高超性能，超导就具有一系列强电应用前景。利用零电阻的超导材料替代有电阻的常规金属材料，可以节约输电过程中造成的大量热损耗；可以组建超导发电机、变压器、储能环；可以在较小空间内实现强磁场，从而获得高分辨的核磁共振成像、进行极端条件下的物性研究、发展安全高速的磁悬浮列车等等。但是超导体往往需要非常低的低于其超导临界温度的温度环境来发挥其超导性能，这种低温环境一般依赖于昂贵的液氦来维持，这就极大地增加了超导应用的成本。解决这一问题关键在于寻找更高临界温度的超导体，特别是室温超导体。作为继铜基超导体之后的第二大高温超导家族，铁基超导体具有更加丰富的物理性质和更有潜力的应用价值，铁基超导体是指化合物中含有铁，在低温时具有超导现象，且铁扮演形成超导的主体的材料。2006年日本东京工业大学细野秀雄教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物LaFeOP，打破以往普遍认定铁元素不利形成超导的误区。铁基超导体和铜基超导体在晶体结构、磁性结构和电子态相图方面均非常类似；但是铁基超导体从电子结构的角度又属于类似二硼化镁那样的多带超导体；其母体更具有金属性，和具有绝缘性的铜氧化物母体截然不同，这里的铜氧化物仅在掺杂后才出现金属性；最新研究结果已经确认电子配对概念仍然适用，在配对媒介上可能和铜基超导体类似，但配对方式上却更接近于传统金属超导体；总体来说，铁基超导体更像是介于铜基超导体和传统金属超导体之间的一个桥梁。另外，铁基超导体的突破已经大大提高了传统超导体对于超导温度的需求和选择，高温铁基超导材料也取得了实验性的进展、奠定了产业化的基础。由高温铁基超导材料所形成的超导应用产品是超导行业的载体。其超导应用产品有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、风力超导发电机和超导变压器等，这些应用产品负载着超导材料，体现材料的核心价值，是超导行业的载体。比较典型的铁基超导体包括CaFe2As2,SrFe2As2或BaFe2As2这样的单晶材料构成的铁基超导体。而在针对铁基超导体的研究中，其中铁基超导体的电子向列相的研究对理解铁基超导体的超导机理非常重要。所谓电子向列相是指一种具有二度对称的电子态行为，它已经在许多铁基超导体的正常态中被观测到。对于一个常规超导体，当然电子的巡游是近自由的，而且不会出现这种二度对称。然而，电子向列相在铁基超导体的正常态普遍存在；电子向列相的性质在输运测量上表现为很强的面内电阻率各向异性，即电流沿着a轴或b轴而面内电阻率的温度变化有很大的不同，也就是说，要深入理解铁基超导体的超导机理，就要通过对其面内电阻率的各向异性测量，以此来掌握该面内电阻的各向异性，而后将其作为电子向列相的性质表征来理解铁基超导体的超导机理。而在现有技术中，为了掌握铁基超导体的面内电阻的各向异性，在测量铁基超导体的面内电阻的表征其电阻值的电阻率时，普遍采用的是在通入直流电的条件下施加压力来进行对电阻率的测量，这样施加压力的测量方法繁琐而不便于操作,另外在通入直流电压(流)的条件下无法同时进行对铁基超导体的面内电阻的电抗的测量而无法表征对应的抗磁性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，有效避免了现有技术在进行对铁基超导体的面内电阻测量时，需施加压力而使得该测量方法繁琐且不便于操作、在通入直流电压(流)的条件下无法同时进行对铁基超导体的面内电阻的电抗的测量而无法表征对应的抗磁性的缺陷。为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法的解决方案，具体如下：一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，包括：施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量。在所述施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量之前，还包括如下步骤：步骤1：把铁基超导体单晶材料分别切割成长度方向沿x轴方向的长条状试样和长度方向沿y轴方向的长条状试样，所述长度方向沿x轴方向的长条状试样就作为x轴试样，所述长度方向沿y轴方向的长条状试样就作为y轴试样；步骤2：在x轴试样的两端分别设置两个电极一，并且在y轴试样的两端也分别设置两个电极二；步骤3：在两个电极一上分别设置两个外部导线一，在两个电极二上分别设置两个外部导线二。所述在x轴试样的两端分别设置两个电极一，并且在y轴试样的两端也分别设置两个电极二的方式为：在所述x轴试样的两端和y轴试样的两端均涂上银浆，然后把x轴试样和y轴试样裸露在空气中，接着用红外加热灯对所述x轴试样上的银浆和y轴试样上的银浆进行红外线干燥，在所述x轴试样上干燥后的银浆就在x轴试样的两端分别形成两个电极一，在所述y轴试样上干燥后的银浆就在y轴试样的两端分别形成两个电极二；在两个电极一上分别设置两个外部导线一，在两个电极二上分别设置两个外部导线二的方式为：在两个电极一上分别焊接两根金丝一，该两根金丝一就形成了两根外部导线一，在两个电极二上分别焊接两根金丝二，该两根金丝二就形成了两根外部导线二，所述两个电极一、x轴试样与两根外部导线一就构成了样件一，所述两个电极二、y轴试样与两根外部导线二就构成了样件二。所述施加交流电来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量的方式，包括：用复电用电阻抗分析仪进阻抗谱分析，具体分析步骤如下所示：步骤4-1：对电阻抗分析仪的内部阻抗进行校准归零；步骤4-2：校准归零后，把两根外部导线一分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口；步骤4-3：在室温下对样件一进行多次复电阻抗测量，比较多次测量的复电阻抗数据的相对不确定度是否小于设定的阈值，如果该相对不确定度低于设定的阈值，就跳至步骤4-5中执行；步骤4-4：如果该相对不确定度不低于设定的阈值，就要对该电阻抗分析仪增设电磁屏蔽装置，并返回步骤4-3中执行；步骤4-5：利用控温装置对样件一进行降温；步骤4-6：待样件一降温到终止温度时，设置控温装置的软件的均匀升温的速度然后在该软件的控制下按照所设置的均匀升温的速度来对样件一进行升温，同时电阻抗分析仪对所述样件一进行复电阻抗测量；步骤4-7：对所述样件一升温到设定的温度值就结束控温装置对所述样件一的升温；步骤4-8：把x轴试样从两个电极一中取出，然后直接把两根外部导线一串联起来并分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口，然后再用电阻抗分析仪测量出每个温度点下的两个电极一和两根外部导线一串联下的复电阻抗数据；步骤4-9：用每个温度点下的初始数据一减去该温度点下的背景数据一得到x轴试样在该温度点下的复电阻抗数据，然后对所述y轴试样执行与测量所述x轴试样的复电阻抗数据原理一样的测量方法来得到y轴试样在该温度点下的复电阻抗数据。所述用电阻抗分析仪测量出每个温度点下的两个电极一和两根外部导线一串联下的复电阻抗数据的方法，包括如下步骤：步骤4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，包括：施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，包括：施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量。2.根据权利要求1所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，在所述施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量之前，还包括如下步骤：步骤1：把铁基超导体单晶材料分别切割成长度方向沿x轴方向的长条状试样和长度方向沿y轴方向的长条状试样，所述长度方向沿x轴方向的长条状试样就作为x轴试样，所述长度方向沿y轴方向的长条状试样就作为y轴试样；步骤2：在x轴试样的两端分别设置两个电极一，并且在y轴试样的两端也分别设置两个电极二；步骤3：在两个电极一上分别设置两个外部导线一，在两个电极二上分别设置两个外部导线二。3.根据权利要求2所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，所述在x轴试样的两端分别设置两个电极一，并且在y轴试样的两端也分别设置两个电极二的方式为：在所述x轴试样的两端和y轴试样的两端均涂上银浆，然后把x轴试样和y轴试样裸露在空气中，接着用红外加热灯对所述x轴试样上的银浆和y轴试样上的银浆进行红外线干燥，在所述x轴试样上干燥后的银浆就在x轴试样的两端分别形成两个电极一，在所述y轴试样上干燥后的银浆就在y轴试样的两端分别形成两个电极二；在两个电极一上分别设置两个外部导线一，在两个电极二上分别设置两个外部导线二的方式为：在两个电极一上分别焊接两根金丝一，该两根金丝一就形成了两根外部导线一，在两个电极二上分别焊接两根金丝二，该两根金丝二就形成了两根外部导线二，所述两个电极一、x轴试样与两根外部导线一就构成了样件一，所述两个电极二、y轴试样与两根外部导线二就构成了样件二。4.根据权利要求2所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，所述施加交流电来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量的方式，包括：用复电用电阻抗分析仪进阻抗谱分析，具体分析步骤如下所示：步骤4-1：对电阻抗分析仪的内部阻抗进行校准归零；步骤4-2：校准归零后，把两根外部导线一分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口；步骤4-3：在室温下对样件一进行多次复电阻抗测量，比较多次测量的复电阻抗数据的相对不确定度是否小于设定的阈值，如果该相对不确定度低于设定的阈值，就跳至步骤4-5中执行；步骤4-4：如果该相对不确定度不低于设定的阈值，就要对该电阻抗分析仪增设电磁屏蔽装置，并返回步骤4-3中执行；步骤4-5：利用控温装置对样件一进行降温；步骤4-6：待样件一降温到终止温度时，设置控温装置的软件的均匀升温的速度然后在该软件的控制下按照所设置的均匀升温的速度来对样件一进行升温，同时电阻抗分析仪对所述样件一进行复电阻抗测量；步骤4-7：对所述样件一升温到设定的温度值就结束控温装置对所述样件一的升温；步骤4-8：把x轴试样从两个电极一中取出，然后直接把两根外部导线一串联起来并分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口，然后再用电阻抗分析仪测量出每个温度点下的两个电极一和两根外部导线一串联下的复电阻抗数据；步骤4-9：用每个温度点下的初始数据一减去该温度点下的背景数据一得到x轴试样在该温度点下的复电阻抗数据，然后对所述y轴试样执行与测量所述x轴试样的复电阻抗数据原理一样的测量方法来得到y轴试样在该温度点下的复电阻抗数据。5.根据权利要求4所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，所述用电阻抗分析仪测量出每个温度点下的两个电极一和两根外部导线一串联下的复电阻抗数据的方法，包括如下步骤：步骤4-8-1：利用控温装置对中间件一进行降温；步骤4-8-2：待中间件一降温到终止温度时，设置控温装置的软件的均匀升温的速度,然后在该软件的控制下按照所设置的该均匀升温的速度来对中间件一进行升温，同时电阻抗分析仪对所述中间件一进行复电阻抗测量；步骤4-8-3：对所述中间件一升温到设定的温度值就结束控温装置对所述中间件一的升温。6.根据权利要求4所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，对所述y轴试样执行与测量所述x轴试样的复电阻抗数据原理一样的测量方法，来得到y轴试样在该温度点下的复电阻抗数据的方法，包括如下步骤：步骤4-9-1：把两根外部导线二分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口；步骤4-9-2：在室温下对样件二进行多次复电阻抗测量，比较多次测量的复电阻抗数据的相对不确定度是否小于设定的阈值，如果该相对不确定度低于设定的阈值，就调至步骤4-9-4中执行；步骤4-9-3：如果该相对不确定度不低于设定的阈值，就要对该电阻抗分析仪增设电磁屏蔽装置，并返回步骤4-9-2中执行；步骤4-9-4：利用控温装置对样件二进行降温；步骤4-9-5：待样件二降温到终止温度时，设置控温装置的软件的均匀升温的速度,然后在该软件的控制下按照所设置的该均匀升温的速度来对样件二进行升温，同时电阻抗分析仪对所述样件二进行复电阻抗测量；步骤4-9-6：对所述样件二升温到设定的温度值就结束控温装置对所述样件二的升温；步骤4-9-7：把y轴试样从两个电极二中取出，然后直接把两根外部导线二串联起来并分别连接在电阻抗分析仪的两个测试端口，然后再用电阻抗分析仪测量出每个温度点下的两个电极二和两根外部导线二串联下的复电阻抗数据；步骤4-9-8：用每个温度点下的初始数据二减去该温度点下的背景数据二，得到y轴试样在该温度点下的复电阻抗数据。7.根据权利要求6所述的用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，其特征在于，所述用电阻抗分析仪测量出每...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恺，
申请(专利权)人：南京尚众微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32