高温超导机理。在非常规竞争序超导体的机理方面有重要进展。通过掺杂明显提高实用超导体的临界电流磁通钉扎能力和不可逆磁场。制备出高质量的钇钡铜氧涂层导体带材。与配合，制备出高临界电流密度的二硼化镁材料，并以此为基础制造出运行的超导磁体中心磁场达到。实现亚微米尺度本征结和全结的制备。制备出的结并实现可在温度使用的器件。实现利用器件进行超低场和探测的研究，完成二维成像的原理研究。本年度发表学术论文篇，影响因子以上的论文篇以上，申报专利项以上。这两个量均正比于磁场。所以传统的或中需要采用强磁场。但是，低场下的直吸引着科学家们的关注，因为不少情况下，低场得到的信息很难在强场下得到。随作磁场的降低，磁共振的频率降低，因而常规的探测线圈灵敏度大大降低。个有效地克服这难题的途径就是采用超导器件作为探测元件，可以对从兆赫兹直到直流的磁信号进行测量，可在甚至磁场下获得信号，同时也不需要具有极高均匀性的强磁场，使得成本降低。在具体的实施中，首先采用高温超导器件进行实验，在典型样品中获得信号，研究环境电磁噪声和待测样品引入的噪声对信号的影响。进行编码方式研究，研究二维成像。在基础上探索利用低温器件提高信噪比等。四年度计划年度研究内容预期目标年度研究内容预期目标第年确定新型超导材料探索的范围，并准备好前期条件，开始探索。制备出更多系列的高质量高温超导单晶和竞争序超导单晶，开展电子态相图和低能激发的研究。着手发展先进的实验手段，如建立微波谐振，角分辨光电子谱设备，探头阵列实验手段。完善热测量和电子拉曼谱测量条件。对实用超导材料进行化学掺杂及中子辐照实验，进行提高临界电流的尝试。对二硼化镁超导材料的成相规律进行探索，获得相图并指导下步材料制备。对钇钡铜氧涂层导体的各种方法进行分析筛选并努力切实可行的制备方法。同时进行金属基带的织构性研究。完善制备至亚微米尺寸的各种高性能超导结和电路工艺。细致研究由于制备技术的不精确所造成的结器件特性的不均匀性以及制备工艺各个环节对结器件性能的影响，有效地提高结器件的成品率和各类应用要求的适应性建立完善低温低噪声和高频测试系统。确定些重点研究体系，了解成相规律，制定研究探索方案。根据各种材料的特点建立相应的实验设备。制备出更多系列的高质量高温超导单晶体。建立和完善必要的研究手段。建立及其元素掺杂体系成相的物理化学过程模型，揭示其元素掺杂体系中依次出现各种亚稳相的相变机制等。完成用生长厚膜制备超导长线带的方案和相应的物理论证。了解金属基带立方织构的形成机理和影响因素。了解影响种子层取向生长的参数，并分析原因，提出解决措施。弄清控制化学溶液法制备的氧化物隔离层的关键因素，给出合理解释。成熟并完善已有的亚微米本征约瑟夫森结的制备工艺。制备高质量超导薄膜。得到介观中的分离能级计算结果。得到心磁测量信号去噪声处理方法。本年度发表学术论文篇以上，影响因子以上的论文篇以上，申报专利项以上。年度研究内容预期目标第二年开始尝试烧结制备新型超导材料，并伴随新材料的出现进行表征。进步制备出更多系列的高质量高温超导单晶和竞争序超导单晶。完善微波谐振，角分辨光电子谱设备和探头阵列实验手段。利用多种手段，开展赝能隙区域的输运以及低能激发的研究，并努力构造图象。综合各种手段，对实用超导材料进行提高临界电流的尝试。开展介观尺度超导体的量子行为的研究，以及涡旋的动力学研究。建立及其元素掺杂体系的成分温度压力实验相图，建立了阶段性亚稳相转变理论，揭示其元素掺杂体系中依次出现各种亚稳相的相变机制。研究掺杂提高临界电流密度达到，以上。实现利用器件进行超低场信号测量。本年度发表学术论文篇，影响因子以上的论文篇以上，申报专利项以上。年度研究内容预期目标第四年对新发现的超导材料进行深入研究，并扩大探索范围，努力寻找到更多的新型超导材料。对高温氧化物超导体和其他非常规超导材料从多角度进行研究，争取获得有关机理方面的重要实验结果。实验和理论结合，努力构建高温超导图象。开展赝能隙区域的深入物理研究，力图探明赝能隙与超导的关系。研究超导压制后的基态行为。对竞争序与超导的关系有深入的理解。利用微观手段和微小技术来研究磁通动力学和单根涡旋芯的物理。从微观的角度对几种实用超导材料的磁通钉扎问题进行研究。制备出高质量二硼化镁薄膜并开展器件研究和制备。在获得高临界电流密度的基础上，利用二硼化镁线带材制备磁体，并对磁体的性能进行标定。对钇钡铜氧涂层导体的性质进行深入研究，进步生长出长带样品。在技术上实现亚微米尺度本征结和全结的制备，并能够稳定工艺。在此基础上开展介观超导体和器件中的物理性质，尤其是宏观量子现象的研究，争取在超导量子技术上有所突破。制备出的结并实现可在温度使用的器件。在实验上实现利用器件进行超低场和探测的研究。研究提高分辨率的机制和方法。努力寻找到更多的新型超导材料。争取获得有关高温超导机理方面的重要实验结果。实验和理论结合，努力构建高温超导图象。利用二硼化镁线带材制备磁体，并对磁体的性能进行标定。建立温区内，二硼化镁超导线带材应力应变与性能的物理关系模型，为实用化二硼化镁多芯超导线带材的导体设计提供理论参考。制备出接头触点电阻小于的超导开关。了解微结构因素对超导电性能的影响。得到重复性好的涂层导体，短样临界电流密度接近，。实现亚微米尺度本征结和全结的制备，并能够稳定工艺。制备出的结并实现可在温度使用的器件。在实验上实现利用器件进行超低场和探测的研究。研究提高分辨率的机制和方法。确立进行二维成像的实验方案。本年度发表学术论文篇以上，影响因子以上的论文篇，申报专利项以上。年度研究内容预期目标第五年基于新型超导体，在结构表征和物理研究方面率先做出有重要影响的工作。在新材料方面以专利的形式保护知识产权。结合大量实验数据，提出理论模型来解释高温超导机理。在非常规竞争序超导体的机理方面有重要进展。通过掺杂明显提高实用超导体的临界电流磁通钉扎能力和不可逆磁场。找出涡旋系统的磁通运动和相变规律。利用我们的基础研究积累，与项目配合，制备出高质量的钇钡铜氧涂层导体带材。利用项目积累的知识，与配合，制备出高临界电流密度的二硼化镁材料，并以此为基础制造出运行的超导磁体中心磁场达到。制备出亚微米尺寸的高性能超导结器件实现超导介观体系中的量子现象的测量和控制。在技术上实现亚微米尺度本征结和流和临界磁场的规律。在相图的指导下进行粉末套管法和厚膜生长方法的探索。对钇钡铜氧涂层导体的金属基带进行细致研究和工艺探索，同时开展阻挡层和钇钡铜氧薄膜的制备。利用低温低噪声和高频测试系统对超导结器件进行系统的电磁特性和噪声特性的测量，深入研究相关参数的温度磁场频率和尺寸等变化规律，对器件的电磁和噪声机理有较明确的认识。制备出更多系列的高质量高温超导单晶和竞争序超导单晶。争取获得满足需要的高度取向的织构基带材。制备亚微米尺寸的高性能超导结。建立太赫兹波准光耦合系统。提出多芯线带材电塑性加工变形机制和物理原理。制备出芯线带材，超导芯丝直径达到，工程临界电流密度达到，。确定生长元素掺杂超导膜过程中，掺杂元素类型和影响超导电性的规律。提高金属基带立方织构度，平面内扫描半高宽达到。通过研究基底对种子层的影响，摸索获得稳定织构种子层的生长工艺。初步掌握在金属基底上生长涂层导体的技术。制备出性能良好的薄膜，摸索出薄膜中结的制备方法。新的或梯度计器件。初步完成进行测量的装置。本年度发表学术论文篇，影响因子以上的论文篇以上，申报专利项以上。年度研究内容预期目标第三年进步寻找新型超导材料。如果顺利地找到了新型材料，我们可以率先开展很多物性研究。进行超导单晶质量的优化，获得多系列不同掺杂的高温超导单晶。开展赝能隙区域的扫描隧道谱实验，力图探明赝能隙与局域电子态密度的关系。研究超导压制后量子基态相变的规律，力求辩明在欠掺杂区是金属基态还是绝缘基态。对竞争序与超导的关系有深入的理解。利用微观手段和微小技术来研究磁通动力学和单根涡旋芯的物理。从微观的角度对几种实用超导材料的磁通钉扎问题进行研究。制备出介观尺度二硼化镁薄膜，并研究其量子行为。制备出高临界电流，基本满足应用需求的二硼化镁线带材。开始着手实用型二硼化镁超导磁体的设计。在高质量的金属基带上面开展阻挡层和钇钡铜氧薄膜的制备。结合微结构分析，研究钇钡铜氧涂层薄膜的磁通钉扎和临界电流问题，并反馈指导制备工艺。并开展弱电应用的前期研究。对涡旋的动力学和相图有初步了解。利用已有的从微波到远红外波段的各种信号源和微波技术准光技术等，对结器件的微波和太赫兹波响应特性进行测量，研究电磁波在结阵中的传播和等离子体振荡与外加电磁辐照的相互作用，获得结器件在电磁波下行为的清晰图像。制备批高质量的新型超导体单晶，对超导相的本征物理性质深入分析。获得多系列不同掺杂的高温超导单晶。确定最有效提高磁通钉扎特性的掺杂和替代元素类型及最佳配比。建立超导体的磁通钉扎机制定量数学物理模型，提出元素掺杂替代纳米粒子掺杂和微结构改善超导体磁通钉扎的物理模型。建立超导结的物理模型，了解的特征性能。制备出二硼化镁超导结。了解热蚀沟的存在对隔离层和超导层晶粒取向的影响程度。使阻挡层生长技术适合产业化发展，扫描半高宽小于。涂层导体短样临界电篇以上。三研究方案本项目包括三个主要研究方向，共七个课题。这三个方向涵盖了从材料基础到前沿科学，到应用基础问题的研究内容，它们相互关联和推动。下面分别叙述每个方向上课题开展的主要技术途径与国内外同类研究相比的创新点与特色取得重大突破的可行性分析。基础超导材料和物理问题研究包括新型超导材料探索和表征，超导重大科学前沿问题和限制应用的关键科学问题研究