TFA-MOD方法制备YBCO超导薄膜研究

采用TFA-MOD方法在LaAlO3(001)单晶基片上制备了性能良好的YBCO超导薄膜:临界电流密度(Jc)可达3MA/cm2(77K,0T),超导转变温度Tc≈90K,转变宽度ΔTc=0.5K,其一次涂层厚度达338nm.通过X射线衍射(XRD)分析表明YBCO具有纯c-轴取向、无a-轴取向的晶粒存在.ω扫描分析表明该YBCO薄膜具有很好的面外外延性,其摇摆曲线的半高宽(FWHM)为0.653°. 用SEM分析也表明膜的表面无裂纹存在,表面平整,没有a轴晶粒生长.     

反应共蒸发法REBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的异位成相过程研究

REBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导涂层导体是当前液氮温区载流能力最强的超导材料,它在大科学装置、军事国防、电力传输、磁悬浮列车等领域具有广泛应用潜力.按照薄膜沉积方式和成相步骤,超导层的制备技术路线可分为原位法(In-situ)和异位法(Ex-situ).本文将对异位法中的反应共蒸发法(RCE Reaction Co-evaporation)制备REBCO薄膜的物相形成规律进行研究,明确超导薄膜及其涂层导体在纳米级前驱组分、晶化温度调制下而形成的不同于块体体系的物相关系、织构生长特征.通过不同氧处理条件薄膜的组分和结构表征,获得了成相过程特征,发现较短的氧处理时间,"富稀土元素"组分等工艺设计有助于薄膜超导成相和c轴织构的形成.正REBa_2Cu_3O_(7-δ)(REBCO,RE=Y,Gd等稀土元素)高温超导涂层导体因其可克服晶界弱连接,高密度位错缺陷,进而提供强磁通钉扎且在液氮温区具有较高的载流能力和不可逆磁场成为倍受关注的热点材料.超导层的快速制备、厚膜织构的有效控制、磁场下的高临界电流密度以及制造成本的降低是第二代高温超导带材发展的关键问题[1-3].如今二代高温超导带材制备技术日趋成熟,主要分为物理法和化学法两大类[4],而按照其前驱膜     

表面氧化外延法中温制备涂层导体NiO种子层

高温超导涂层导体是解决当今能源危机的重要复合材料之一,而经济、有效、节能的制备技术是涂层导体广泛应用的关键.本文采用表面氧化外延法在Ni-wt.5%W基带上普氩下中温氧化制备了立方织构的NiO种子层.通过对氧化温度和氧化时间两个主要因素分析,确定了NiO生长条件为普氩中790℃内保温20mins。与高温(空气中1000℃以上)制备相比,降低了氧化膜制备温度.薄膜厚度大约为650nm.最后在生成的NiO薄膜上化学溶液沉积了YBa2Cu3O7-δ/SmBiO_3复合层,所得样品超导转变温度为89 K,77 K自场下临界电流密度为1.46 MA/cm2(77K,零场).中温表面氧化外延法为涂层导体制备提供了一种实用可行路径.     

沉积温度对YBCO薄膜取向的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在SrTiO3(100)单晶衬底上制备YBCO薄膜,用X射线对薄膜的取向和织构进行表征,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行观察.实验主要研究了衬底温度对薄膜外延取向的影响,结果表明在770℃温度下制备的YBCO有较多的a轴晶粒生成,在800℃温度下制备的YBCO是纯的c轴取向,且平均面内φ扫描半高宽(FWHM)为1.2°,超导转变宽度(△Tc)为0.9K.     

不同气氛下LaMnO_3缓冲层后退火效应研究

在第二代高温涂层导体离子束辅助沉积技术(IBAD)路线中,LaMnO_3(LMO)作为超导层的生长面,直接影响到YBCO的性能,为改善LMO的织构、形貌等,对磁控溅射法制备的LMO薄膜进行了后退火处理,本实验系统研究了后退火处理对LMO物相、织构、表面形貌等的影响,并进一步研究了后退火效应对超导层的影响.结果表明后退火处理有助于改善LMO表面形貌,优化LMO微结构,在潮湿Ar-5%H2气氛下,LMO缓冲层改善率最高,在经湿Ar-5%H2后退火处理的LMO缓冲层上制备的超导层具有最佳的性能,在77K自场下,临界电流密度达到1.2 MA/cm~2.     

不同气氛下LaMnO_3缓冲层后退火效应研究北大核心CSCD

在第二代高温涂层导体离子束辅助沉积技术(IBAD)路线中,LaMnO_3(LMO)作为超导层的生长面,直接影响到YBCO的性能,为改善LMO的织构、形貌等,对磁控溅射法制备的LMO薄膜进行了后退火处理,本实验系统研究了后退火处理对LMO物相、织构、表面形貌等的影响,并进一步研究了后退火效应对超导层的影响.结果表明后退火处理有助于改善LMO表面形貌,优化LMO微结构,在潮湿Ar-5%H2气氛下,LMO缓冲层改善率最高,在经湿Ar-5%H2后退火处理的LMO缓冲层上制备的超导层具有最佳的性能,在77K自场下,临界电流密度达到1.2 MA/cm^2.     

硼膜制备工艺、微观结构及其在硼化镁超导约瑟夫森结中的应用

MgB_2材料具备临界转变温度较高、相干长度大、临界电流和临界磁场高等优点,被认为有替代Nb基超导材料的潜力.研究了不同温度下以化学气相沉积法制备的硼(B)薄膜的微观结构.实验结果表明:较低温度沉积的B先驱薄膜为无定形B膜,可以与Mg蒸气反应生成MgB_2超导薄膜;当沉积温度高于550?C时,所得硼薄膜为晶型薄膜;以晶型硼薄膜为先驱膜在镁蒸气中退火,不能生成硼化镁超导薄膜.利用晶型B膜的这一特点,成功制备了以晶型硼薄膜为介质层的硼化镁超导约瑟夫森结.     

Bi-2212超导线临界性能研究

Bi-2212高温超导线是目前高温超导材料中唯一可以制成圆线的超导材料,这为使用其绞制超导电缆,制备CICC导体提供了可能性。因此,需要研究其各种性能,为今后导体设计和运行参数设定提供依据。临界电流和n值是衡量超导线性能的主要参数,采用四引线法测量了西北有色金属研究院使用粉末穿管法(PIT)制备的Bi-2212超导线在0-12T背景磁场中临界电流和n值,用Asterisk给出的定标率公式对临界电流随磁场变化率关系进行了拟合并加以分析。     

改进型前驱液对化学溶液法制备YBCO薄膜的影响

传统全三氟乙酸前驱液对涂敷环境湿度、低温预分解过程中的升温速率和水汽分压等因素具有敏感性,采用改进型前驱液可以降低其敏感性,从而有利于涂层导体的连续制备.我们提出的改进型前驱液中,三氟乙酸钇、三氟乙酸钡和苯甲酸铜是前驱体,甲醇和丙酸的为溶剂.采用化学溶液法在铝酸镧单晶衬底上制备YBCO,低温分解阶段以1～5℃/min快速升温,可以获得低温后的前驱膜光滑完整,无裂纹.通过X衍射分析和扫描电镜分析了薄膜的织构和表面微结构,四引线法测试薄膜超导电性.采用改进型前驱液制备的薄膜超导转变温度(Tc)为90K,在77K、自场下临界电流密度(Jc)为1MA/cm2.     

利用电子束蒸发制备铝隧道结工艺研究

采用电子束蒸发的方法在Si片上制备超导铝(Al)薄膜。利用X射线衍射和直流四电极电阻法分别测试了厚度从100埃到5000埃的Al薄膜物向组成,超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)。当Al薄膜厚度大于500埃时,超导转变温度Tc=1.2K。电子束蒸发制备的Al薄膜性能良好,具有较高的结晶质量,为制备Al超导隧道结奠定了良好基础。对小面积的Al超导隧道结工艺进行了研究,该超导隧道结两层的超导体材料为Al薄膜,中间势垒层材料为Al2O3。其中Al薄膜利用电子束蒸发制备,势垒层通过直接氧化Al薄膜表面实现,该工艺和采用直接蒸发氧化物薄膜工艺相比不仅简单而且能有效防止势垒层不连续造成的弱连接。