外延生长Re-Ba-Cu-O(Re=Y,Er,Ho,Gd,Sm)超导薄膜的结构研究

利用平面靶直流磁控溅射装置成功地制备了外延生长 ReBa_2Cu_3O_(7-x)(Re=Y,Er,Ho,Gd,Sm)超导薄膜,其中 YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的临界电流密度(77.3K)达到了1.4×10~6A/cm^2.利用 X 射线衍射和小角掠入射高能电子衍射技术分析了外延薄膜的晶体结构、晶格参数及外延取向.在(100)和(110)SrTiO_3衬底上外延生长的 ReBa_2Cu_3O_(7-x) 薄膜,由于衬底取向、衬底温度和氧分压的不同,显示出有四种不同外延取向的趋势.文中还讨论了影响薄膜外延生长的因素.     

YBa_2Cu_3O(7-δ)/势垒层/YBa_2Cu_3O_(7-δ)三层结构的制备

本文采用射频磁控溅射法分别以 CeBa_2Cu_3O_(7-δ)和 MgO 为势垒层,原位制备出 YBa_2Cu_3.O_(7-δ)/CeBa_2Cu_3O_(7-δ)/YBa_2Cu_3O_(7-δ)和 YBa_2Cu_3O_(7-δ)/MgO/YBa_2Cu_3O_(7-δ)三层结构.文中给出了一些初步的实验结果,它们表明:在 YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜与势垒层之间有较严重的互扩散.     

衬底温度对化学气相淀积原位生长YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的影响

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在氧化钇稳定的 ZrO_2(YSZ)衬底上一次生长出零电阻温度大于85K 的 YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜.研究了衬底温度对薄膜结构的影响,获得薄膜取向与衬底温度的关系和形成超导相的最低温度范围.此外,讨论了薄膜与衬底间的外延关系.     

离子束溅射沉积制备高JcYBa2Cu3O7—δ超导薄膜

本文报道应用离子束溅射沉积制备高 T_c 高 J_c YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.较详细地考察了影响薄膜组份比和晶粒取向的主要因素.实验表明采用本文提出的组合溅射靶可方便而又精确地调节薄膜 Y、Ba、Cu 组份比.详细描述了获得高度取向薄膜的工艺条件,获得了零电阻温度 T_(c0)=88～90.5K 和临界电流密度 J_c=1.5×10~3A/cm~2(77K)的 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.     

YBa2Cu3O7-δ超导厚膜在35GHz频率的毫米波表面电阻

银为隔离层、工作频率为35GHz和模式为TE_(011)的铜谐振腔研究YBa_2Cu_3O_(7_δ)超导厚膜的毫米波表面电阻。应用电泳技术在银衬底上沉积YBa_2Cu_3O_(7_δ)厚膜,经机械加工和精细的表面抛光后作为圆柱型腔的两端面。测量两瑞面为YBa_2Cu_3O_(7_δ)厚膜的腔和铜腔的Q值,计算得到35GHz,77K温度下YBa_2Cu_3O_(7_δ)导厚膜的表面电阻R_5为21.88mΩ,低于同样条件下纯铜的值。YBa_2Cu_3O_(7_δ)从正常态经过T_c进入超导态,穿透深度的变 关键词：     

离子束溅射原位沉积制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

利用离子束溅射技术在ZrO_2衬底上原位制备出YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导薄膜。薄膜的零电阻温度T_(co)=88K,临界电流密度J_c(77K)=5.2×10~5A/cm~2用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜特性。本文结果表明用离子束溅射法可原位沉积制备出高质量的超导薄膜。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层涂层导体的织构外延及临界电流特性

通过脉冲激光沉积技术(PLD),在氧化物缓冲层合金基底上外延生长一系列具有相同厚度,不同BaHfO3插层数(N=0、1、2、3)的YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层膜.X光衍射分析表明:所有样品都是c轴取向,随着层数的增加,薄膜的面内和面外织构有一定的退化.拉曼光谱图也可以看出除了N=3的样品有微弱的a轴峰,其它样品都只有c轴峰.通过扫描电镜观察发现,BaHfO_3插层的引入没有对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜表面产生明显的影响,薄膜表面光滑无裂痕.通过原子力显微镜发现YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的粗糙度在引入单层BaHfO3插层时最大,之后随着插层数的增加而减小.感应法测试表明,BaHfO3插层数为N=1时,YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的临界电流密度Jc(77K,自场)达到2.86 MA/cm2.在场临界电流表明,引入较少BaHfO_3插层(N=1、2)表现相对好的磁场依赖关系.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层涂层导体的织构外延及临界电流特性北大核心CSCD

通过脉冲激光沉积技术(PLD),在氧化物缓冲层合金基底上外延生长一系列具有相同厚度,不同BaHfO3插层数(N=0、1、2、3)的YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层膜.X光衍射分析表明:所有样品都是c轴取向,随着层数的增加,薄膜的面内和面外织构有一定的退化.拉曼光谱图也可以看出除了N=3的样品有微弱的a轴峰,其它样品都只有c轴峰.通过扫描电镜观察发现,BaHfO_3插层的引入没有对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜表面产生明显的影响,薄膜表面光滑无裂痕.通过原子力显微镜发现YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的粗糙度在引入单层BaHfO3插层时最大,之后随着插层数的增加而减小.感应法测试表明,BaHfO3插层数为N=1时,YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的临界电流密度Jc(77K,自场)达到2.86 MA/cm2.在场临界电流表明,引入较少BaHfO_3插层(N=1、2)表现相对好的磁场依赖关系.     

半熔融烧结靶直流磁控溅射外延生长YBCO超导薄膜

直流磁控溅射使用半熔融大直径平面烧结靶,在(100)SrTiO_3衬底上原位生长 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)超导薄膜,可以很方便地和重复地获得临界电流密度高(J_c=3.4×10~6A/cm~2在77KB=0时)、微波表面电阻 R_s 较低(在77K,50.9GHz 时,R_s≤37mΩ)和均匀区较大的超导薄膜.X 光衍射,X 光双晶衍射摇摆曲线测量和透射电子显微镜分析结果表明,所得的 YBCO 薄膜为高度 c 取向的单晶外延膜.     

YBa2Cu3O7—x薄膜的I—V特性和K—T相变

测量了零磁场下 YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的 I-V 特性和ρ-T 关系.发现在小电流下,I-V特性表现为幂函数关系 V(?),α(T)和ρ(T)随温度的变化符合 K-T 相变理论,从而显示了 YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的准二维性质.同时还对大电流下 I-V 特性偏离幂函数关系的行为进行了讨论.     

不同的衬底温度下GdBa_2Cu_3O_7超导薄膜在(100)SrTiO_3单晶衬底上的生长

影响 Y 系高温超导薄膜制备工艺的因素很多,其中衬底温度被认为是最关键的因素之一.本文工作利用直流磁控溅射快速原位处理的方法,在600—850℃ 的衬底温度范围内,在(100)SrTiO_3单晶衬底上制备了一系列的 GdBa_2Cu_3O_7超导薄膜样品,并对这些样品的超导电性和结构进行了分析.发现,在衬底温度低至670℃ 时,也能得到零电阻转变温度 T_(c0)>88K 的样品.     

添加Ag_2O对YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料显微结构与超导电性的影响 (Ⅰ)制备工艺与超导电性

本文比较系统地研究了添加 Ag_2O 对 YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料超导电性的影响.结果表明:在制备过程中添加适量 Ag_2O 可以显著增强 YBa_2Cu_3O_(7-δ)晶粒间的耦合,并改善 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)体材料的超导性能.对于在930—1000℃范围内烧成,名义组成为(YBa_2Cu_3O_(7-δ))_(1-x)Ag_x(x=0.2～0.55)的复合超导试样来说,烧成温度对试样的超导性能起关键的作用,而 Ag_2O的添加量(x)和预烧温度的作用相对要小得多,当烧成温度高于970℃时 Ag_2O 的添加效果极为明显.例如1000℃烧成的 x=0.3的试样在77K 下的磁化临界电流密度 J_c 比相同工艺条件制备的未加 Ag_2O 试样提高五倍多.     

YBa_2Cu_3O(7-δ)在超导转变点处的比热反常

用连续量热法,在80—120K 对超导体 YBa_2Cu_3O_(7-δ)的比热进行了测量.结果表明在超导转变点 T_(mid)=92.4K 时,比热跳跃△Cp=7.1J/mol·K,由此计算出的△Cp/γT_c=2.05,比由 BCS 弱耦合理论推导出的1.43要大的多.说明高 T_c 氧化物 YBa_2Cu_3O_(7-δ)是具有强耦合相互作用行为,并由德拜公式拟合晶格比热计算出(?)_D=424.7K.     

钛酸锶衬底表面改性对YBCO高温超导薄膜性能的影响

YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)高温超导材料在高温高场中具有比较高的临界电流密度,因此具有较好的应用前景.通过研究YBCO高温超导薄膜,以提高它的载流能力和超导性能是市场应用的迫切需要.文中所研究的钛酸锶(SrTiO_3)衬底,作为一种钙钛矿结构,不仅具有良好的化学和热稳定性,而且与YBCO高温超导薄膜具有较小的晶格失配度.通过酸腐蚀法和无酸腐蚀处理钛酸锶SrTiO_3(100)(STO)衬底,运用原子力显微镜观察了两种衬底处理方法对钛酸锶衬底表面结构的影响.并在其上用三氟乙酸盐金属有机沉积法(TFA-MOD)制备出临界密度达到约2.50~3.00 MA/cm~2的YBCO高温超导薄膜.通过四引线法表征YBCO高温超导薄膜的Tc达到了均约93K.通过扫描电子显微镜(SEM)分析了衬底处理技术的不同对其表层生长的YBCO高温超导薄膜形貌的影响.通过X射线衍射仪(XRD)固定方位角法表征了不同的衬底处理技术对薄膜内的残余应力的影响.     

钛酸锶衬底表面改性对YBCO高温超导薄膜性能的影响北大核心CSCD

YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)高温超导材料在高温高场中具有比较高的临界电流密度,因此具有较好的应用前景.通过研究YBCO高温超导薄膜,以提高它的载流能力和超导性能是市场应用的迫切需要.文中所研究的钛酸锶(SrTiO_3)衬底,作为一种钙钛矿结构,不仅具有良好的化学和热稳定性,而且与YBCO高温超导薄膜具有较小的晶格失配度.通过酸腐蚀法和无酸腐蚀处理钛酸锶SrTiO_3(100)(STO)衬底,运用原子力显微镜观察了两种衬底处理方法对钛酸锶衬底表面结构的影响.并在其上用三氟乙酸盐金属有机沉积法(TFA-MOD)制备出临界密度达到约2.50~3.00 MA/cm^2的YBCO高温超导薄膜.通过四引线法表征YBCO高温超导薄膜的Tc达到了均约93K.通过扫描电子显微镜(SEM)分析了衬底处理技术的不同对其表层生长的YBCO高温超导薄膜形貌的影响.通过X射线衍射仪(XRD)固定方位角法表征了不同的衬底处理技术对薄膜内的残余应力的影响.     

涂层导体用CeO_2帽子层的表面特征及其温度依赖性

涂层导体中,作为多层织构模板中的最上层,帽子层的表面形貌、晶粒尺寸、表面粗糙度、平整度、致密度等表面特征将直接影响其上YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层的形核、织构形成和外延生长,表面特征的优化成为近期涂层导体缓冲层研究的重点.采用磁控溅射方法在LaMnO_3/Epi-MgO/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/Hastelloy C276上动态外延生长CeO_2薄膜作为涂层导体帽子层,主要研究了沉积温度对CeO_2薄膜表面特征的影响.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及拉曼光谱仪等对CeO_2薄膜的织构、微结构及表面形貌、表面粗糙度、平整度等表面特性进行细致表征.研究结果表明:CeO_2薄膜的表面特征对沉积温度依赖性强;在沉积温度800℃左右获得了最好的织构和表面,CeO_2薄膜具有最好的(00l)取向,面内半高宽为7.1°,晶粒尺寸接近YBa_2Cu_3O_(7-δ)最高形核密度对应的CeO_2最佳尺寸,薄膜表面连续平整均匀,光滑致密无裂纹,其均方根粗糙度约1.4nm;而且,在此CeO2缓冲层上用三氟乙酸—金属有机沉积方法(TFA-MOD)外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层具有良好的织构及致密平整的表面.     

YBa_2Cu_3O_(7-y)单晶体的研制

用助熔剂缓冷法成功地生长出了YBa_2Cu_3O_(7-y)单晶体。晶体的最大尺寸可达2×1×0.5mm~3。单个晶粒的粉末X射线衍射确认该晶粒为正交的YBa_2Cu_3O_(7-y)相。劳厄照相证明此晶粒为单晶体。对上述单晶体的交流磁化率测量表明,该晶体的超导转变温度为90.5K。对生长中观察到的一些现象也进行了简单讨论。     

Ar离子注入YBa2Cu3O7—x超导薄膜中微结构变化的透射电子显微镜研究

Ar离子注入YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜后,不仅会引起样品超导转变温度T_c和临界电流密度J_c的下降,还会使样品的正常态由金属型变为半导体型。透射电子显微镜观察发现在小剂量(<5×10~(12)Ar/cm~2)注入情况下,样品的晶格结构几乎不受影响。随着注入剂量的增加,晶格损伤越来越严重,最终变成非晶态。对实验结果的分析表明,Ar离子注入引起YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜超导性能的变化主要与O原子子晶格的无序化过程有关。     

氧缺位对单相YBa_2Cu_3O_(7-x)热电势率的影响

研究了氧缺位对单相YBa_2Cu_3O_(7-x)体系超导电性及热电势率的影响。结果表明,超导转变温度随氧缺位的增加而下降,热电势率随氧缺位的增加而增大。由实验结果推断,单相YBa_2Cu_3O_(7-x)的多数载流子为空穴。存在较大的声子曳引热电势表明。在YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体中存在较强的电-声子相互作用。     

一种高T_c超导薄膜边缘弱连接结

本文报道了一种高 T_c 超导薄膜边缘弱连接结的制备方法.边缘结的两层 YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)超导薄膜的零电阻温度均大于80K,所形成的边缘结在78K 下呈现零电压超流,而当温度为70K 时,在36GHz 的微波辐照下观察到了明显的 Shapiro 台阶.文中对出现的台阶次数进行了讨论.