采用快速升温烧结方法生长Tl-2223超导薄膜的研究

本文采用磁控溅射和快速升温烧结方法在(00l)取向的铝酸镧(LAO)基片上制备Tl-2223超导薄膜,研究了Tl含量不同的陪烧靶对Tl-2223薄膜晶体结构的影响。XRD测试表明,陪烧靶中Tl含量是制备高质量Tl系薄膜的关键环节,采用合适配比的陪烧靶可制备出纯c轴取向Tl-2223超导薄膜。SEM测试结果表明,采用该工艺制备的薄膜为层状生长结构,其表面形貌平整、致密。经过在氧环境下热处理后的Tl-2223薄膜具有较好的电学性能,其临界转变温度Tc达到118K,临界电流密度Jc为1.2MA/cm2(77K,0T)。     

在MgO衬底上制作Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

在MgO衬底上,利用共蒸发方法制备DyBa2Cu3O7作为缓冲层,再利用磁控溅射和后处理方法,制备了Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜.X射线衍射θ～2θ及φ扫描结果表明Tl-2212薄膜、Dy-123薄膜与衬底MgO呈外延生长关系.制备的Tl-2212薄膜Tc＝105.5K,液氮温度下临界电流密度Jc＝2.5×106A/cm2.     

Tl系超导薄膜金属涂层的生长与特性研究

我们研究了Tl-2212超导薄膜在带有YSZ/CeO2缓冲层和带有CeO2/YSZ/CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况.基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的,Tl-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法.XRD 实验结果表明,Tl-2212薄膜都具有很好的C轴垂直于膜面的织构,并具有双向外延生长特性.在CeO2/YSZ/CeO2/Ni基带上制作的Tl-2212薄膜的Tc达到102.8 K,Jc(77 K,0 T)达到2.6 MA/cm2;在YSZ/CeO2/Ni基带上薄膜Tc可达97.7 K,Jc(77 K,0 T)也可以达到0.45 MA/cm2.     

在RABiTS基带上制备Tl-2212超导薄膜

我们研究了Tl-2212超导薄膜在带有YSZ/CeO2缓冲层和带有CeO2/YSZ/CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况.基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的,Tl-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法.XRD 实验结果表明,Tl-2212薄膜都具有很好的c轴垂直于膜面的织构,并具有双向外延生长特性.在CeO2/YSZ/CeO2/Ni基带上制作的Tl-2212薄膜的Tc达到102.8 K,Jc(77K,0T)达到2.6 MA/cm2;在YSZ/CeO2/Ni基带上薄膜的Tc可达97.7K,Jc (77K,0T)也可以达到0.45MA/cm2.     

蓝宝石基片上制备双面Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜

在蓝宝石基片上,以CeO2为缓冲层制备了高质量的双面Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜。以金属铈靶作为溅射源生长了c轴取向的CeO2缓冲薄膜,并对CeO2薄膜进行了高温处理,有效改善了其结晶质量和表面形貌。采用两步法制备了双面的Tl-2212超导薄膜。XRD测试显示,薄膜为纯的Tl-2212相,且其晶格c轴垂直于衬底表面。超导薄膜的Tc为106K,Jc(77K,0T)为3.5MA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)为390μΩ。     

3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜研究

本文采用倒筒直流溅射方法(ICS)结合基片变速双轴旋转方式原位生长Φ3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜.膜厚分布最大偏差小于10%,薄膜样品的中心与边缘部分的Tc0均达到90K,ΔTc≤0.3K,FWHM(005)≈0.2°,Rs(10GHz,77K)≈0.8mΩ,Jc值分布在2.2～3.1MA*cm-2之间,表明样品均匀性良好.     

高稳定性Tl2Ba2CaCu2Ox薄膜DC-SQUID

与YBCO薄膜相比,Tl2Ba2CaCu2Ox薄膜具有更高的Tc和更好的抗湿性能,所以Tl2Ba2CaCu2Ox薄膜器件不仅在液氮温度下具有更好的稳定性,而且在室温下具有更长的存放寿命.我们用磁控溅射的方法分别在24°和36.8°的STO双晶衬底上外延出Tl2Ba2CaCu2Ox薄膜并制备成晶界结DC-SQUID,比较了二者由于晶界夹角不同而产生的性能差异,并给出可工作在95K的DC-SQUID干涉曲线;对工作在77K的Tl2Ba2CaCu2Ox和YBCO薄膜双晶DC-SQUID,比较了二者在噪声特性及临界电流和结电阻随温度变化等特性,并对结果作了讨论.     

不同厚度的MgB_2超薄膜的制备和性质研究

本文报导了利用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition,HPCVD)在SiC(0001)衬底上制备干净的MgB2超薄膜.在背景气体压强、载气H2流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备不同厚度的MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率ρ(42K)、上临界场Hc2等与膜厚的关系.这系列超薄膜生长沿c轴外延,随膜厚度的变小Tc(0)降低,ρ(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于10nm厚的膜,Tc(0)~32.4K,ρ(42K)~124.92μΩ·cm,其表面连接性良好,平均粗糙度为2.72nm,上临界磁场Hc2(0K)~12T,零场4K时的临界电流密度Jc~107A/cm2,为迄今为止所观测到的10nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,这也证明了10nm厚的MgB2膜在超导纳米器件上具有很强的应用潜力.     

混合物理化学气相沉积法制备Al2O3衬底MgB2薄膜性质的研究

我们用混合物理化学气相沉积(Hybrid Physical-Chemical Vapor Deposition简称为HPCVD)法在Al2O3(00l)衬底上原位制备了MgB2超导薄膜样品.样品厚度约为1μm左右,最高的超导起始转变温度Tc(onset)＝40.3K,转变宽度ΔT为0.3K.ρ50K=2.3μΩcm,剩余电阻比率RRR=R300K/R50K=10.样品的X射线衍射分析表明,MgB2薄膜具有较好的c轴取向,晶粒大小约200nm.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度Jc=7.6×106A/cm2,不同磁场下测得R～T曲线可以外推得到Hc2(0K)约10T.这些结果表明HPCVD技术在MgB2薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB2薄膜在电子器件方面的应用.     

氧化物超导体的临界电流问题

1988年 8 月16-19日在美国SnowmassVillage,Colorado的“高温超导体的临界电流”会议上集中讨论了氧化物超导体和Nb3Sn等金属超导体在临界电流密度人上有显著差别的原因.目前1T磁场下烧结块状氧化物超导体的Jc(77K)以Tc可达125K的TlSrCaCu系为最高,接近了 102A/cm2,但仍比4.2K下Nb3Sn的Jc低四个数量级.从熔体中形成的具有织构的YBa2Cu3O7(晶粒最长的达10mm)的Jc接近104A/cm2,比上述烧结样品提高了二个数量级,在SrTiO3单晶上外延生长的YBa2Cu3O7簿膜的Jc又提高一个数量级.实验还指出:在强磁场(如10T)下,超导转变急剧展宽,电阻-…