Nb_3Ge超导薄膜分析

一、引言 Nb_3Ge溅射薄膜是一种较新的超导材料,膜中Nb与Ge的比值对材料的性质有影响.分析Nb、Ge含量有原子吸收法,X-荧光光谱法,电子探针及化学分析法等.文献[3]是在9NHCl中,用CCl_4二次萃取Ge与Nb等分离,以消除Nb对苯芴酮(PF)比色Ge的严重干扰.有机相用稀碱溶液反萃Ge,进行比色测定,水相蒸干后,用PAR-酒石     

用连续化学气相沉积法制取Nb_3Ge的研究

本文报道了用快速多层沉积的CVD方法连续制备Nb_3Ge超导带的初步研究结果.用H_2还原气态的NbCI_4和GeCI_2,在带速为15—23m/hr·的加热基体(Hastelloy B)上沉积出Nb_3Ge.已制出带宽2.5mm、沉积层每边厚5μm、A15 Nb_3Ge含量占大部份的样品,其T_c(起始)达到21.0K,T_c(中点)为19.0K,在4.2K和4T场强下,I_c和J_c(Nb_3Ge)分别为115A和4.6×10~5A/cm~2.对改进连续CVD法制备实用化Nb_3Ge带的某些工艺问题进行了讨论.     

快带速多层化CVD Nb_3Ge的研究

本文基于作者发展的一种制取高临界温度Nb_3Ge超导材料的快带速极薄多层CVD新技术,研究了一些工艺参数对Nb-Ge层的成份、成相和显微组织的影响。在带速为50—70m/h的Hastelloy B基体上,沉积出平均Nb/Ge比接近于3、Nb与Ge含量比较均匀和以A15相为主且呈等轴晶粒的多层化Nb_3Ge样品,其T_e(起始)、T_c(中点)、△T_c分别为20.7K、19.9K和1.4K,Jc(Nb_3Ge)约为1×10~6A/cm~2(4.2K,4T)。对改进本技术制备实用化高T_cNb_3Ge长带的某些工艺问题进行了讨论。     

基片偏压对MCECR溅射硬碳膜特性的影响

采用封闭式电子回旋共振(MCECR)氩等离子体溅射碳靶的方法在硅片上沉积了高质量的硬碳膜, 膜层厚度约40 nm. 使用X射线光电子能谱仪(XPS)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了碳膜结构,并用POD摩擦磨损仪测试了碳膜的摩擦磨损特性,用纳米压入仪测试了碳膜的纳米硬度.详细研究了基片偏压对碳膜的结构、摩擦磨损特性以及纳米硬度的影响,得到了最佳基片偏压.     

A15Nb_3Ge超导薄膜的电子显微镜观察

在透射电子显微镜(TEM)下观察了五个溅射的NbGe超导薄膜样品.结果表明,在高温(1000℃)时薄膜沉积.其显微结构是大的同轴向的A15晶粒,在晶粒边界上有一些“片状”结构。T_c很高(≥22K)薄膜其显微结构是形状不规则的,带有缺陷的A15晶粒以及有严格花样的“杆状”晶粒.虽然我们不能从电子衍射中辨别(T)Nb_5Ge_3相,但却发现了(六角)Nb_5Ge_3.由此得到,高T_cA15亚稳相是与(T)以及(六角)Nb_5Ge相共存的.     

Nb_3Ge超导薄膜中注入Mg~ 后的电阻反常

本文报告我们在Nb_3Ge超导薄膜中注入3％mg~ 后,观察到的电阻反常现象.     

不同厚度溅射Ag膜的微结构及光学常数研究

用直流溅射法在室温Si基片上制备了4．9nm-189.0nm范围内不同厚度的Ag薄膜，并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术对薄膜的微结构和光学常数进行了测试分析。结构分析表明：制备的Ag膜均呈多晶状态，晶体结构仍为面心立方；随膜厚增加薄膜的平均晶粒心潮6．3nm逐渐增大到14．5nm；薄膜晶格常数均比标准值（0．40862nm)稍小，随膜厚增加，薄膜晶格常数由0．40585nm增大到0.40779nm。250nm-830nm光频范围椭偏光谱测量结果表明：与Johnson的厚Ag膜数据相比，我们制备的Ag薄膜光学折射率n总体上均增大，消光系数k变化复杂；在厚度为4．9nm-83.7nm范围内，实验薄膜的光学常数与Johnson数据差别很大，厚度小于33．3nm的实验薄膜k谱线中出现吸收峰，峰位由460nm红移至690nm处，且其对应的峰宽逐渐宽化；当膜厚达到约189nm时，实验薄膜与Johnson光学常数数据已基本趋于一致。     

NbTi、Nb_3Sn超导线拉伸性能研究

超导线材的力学特性是决定超导线使用性能的主要因素之一.超导电缆绞制过程中的张力、扭矩,和电缆载流时产生的电磁力都会使超导线发生各种应变,从而对其临界性能造成影响.因此研究单根超导线的力学性能对分析预测超导电缆的临界性能有重要参考意义.本文主要对以Nb系低温超导材料为基础的NbTi、Nb3Sn超导线在不同温区进行了拉伸实验,测得不同种类、不同状态的超导线在不同温度下的杨氏模量和抗拉强度.并对部分实验结果进行了对比分析和数值拟合.     

基片下磁场磁控对溅射辉光及薄膜梯度的影响

溅射时在基片下方放置磁铁，让来自基片下方的磁场发挥磁控作用，以此来研究基片下磁场磁控溅射的方法.发现辉光形貌以及沉积的薄膜厚度分布均发生明显变化的同时，辉光的外形也随着外加磁铁直径的变化而变化.运用磁荷理论对空间磁场分布进行模拟，解释了辉光形貌变化的机理；运用沉积粒子在外加梯度磁场中运动理论解释了膜厚分布. 关键词： 磁控溅射 辉光 磁场模拟 膜厚梯度     

离子束溅射沉积不同厚度铜膜的光学常数研究

利用Lambda-900分光光度计对离子束溅射沉积不同厚度Cu膜测定的反射率和透射率,运用哈德雷方程,并考虑基片后表面的影响,对离子束溅射沉积的Cu膜光学常数进行了计算。结果表明,在同一波长情况下,膜厚小于100 nm的纳米Cu膜光学常数随膜厚变化明显;膜厚大于100 nm后,Cu膜的光学常数趋于一定值。Cu膜不连续时的光学常数与连续膜时的光学常数随波长变化规律不同;不同厚度的连续膜的光学常数随波长变化规律相同,但大小随膜厚变化而变化。     

用DC-磁控溅射制备的高T_c A15 Nb_3Ge超导薄膜的研究

用直流平板磁控溅射装置在不同的溅射条件下制备了一系列Nb-Ge薄膜.在最佳条件下(溅射电压V_s～200V,溅射电流I_s～450mA,氩气压力P_(Ar)1—2×10~(-1)托,基体温度T_s780—810℃)重复制备了T_(c0)>23k的样品.T_c最高的样品的T_(c0)为23.5k,△T_c1.5k.用X-射线衍射仪测定了相组成以及晶格参数.研究了T_c与沉积参数、化学计量比、相组成以及晶格参数的关系.结果表明少量的Nb_2Ge_3存在于接近或等于化学计量比的A15相占优势的薄膜中,有利于高T_c亚稳A15相的稳定化,使样品呈现高T_c.结论指出:用磁控溅射技术研究高T_c亚稳A15材料的实用化是有意义的.     

多芯Nb_3Sn的结构和性能

用扫描电镜和光学显微镜研究了“青铜法”制作的多芯Nb_3Sn的结构.观察了Nb_3Sn的晶粒形貌及复合线的断口形貌.测量了不同热处理制度下的Nb_3Sn层厚度、晶粒度及导体的临界电流.讨论了它们之间的关系.研究了固态扩散时产生的Kirkendall孔洞及其对导体机械性能的影响.     

高压高温处理对A15Nb_3(Al,Ge)结构成分及其超导性能的影响

在0—67kbar压力范围,对名义成分为Nb_3(Al_(1-x)Ge_x)的合金(x=0.20,O.23,0.25;含有Al5 σ相)进行了热处理。X射线分析表明:1)随着压力的升高,Al5相的晶胞参数a_0出现极大值;2)与Al5相结构成分密切相关的衍射峰(211),(210)的相对累积强度I~(211)/I~(210)随压力的变化与a_0的变化类似;3)Al5相结构成分随压力向着富Nb的方向移动。低温测试结果表明:随着压力的升高,试样的超导转变温度降低,转变宽度出现极大值。     

常温溅射DLC膜的工艺研究

常温下,采用磁控溅射技术成功地在Ge基底上制备了类金刚石膜,并研究了溅射功率、碳氢气体与氩气流量比、溅射频率、基底负偏压等工艺参数对类金刚石膜沉积速率的影响和薄膜的光学性能。结果表明：溅射功率、溅射频率、碳氢气体与氩气流量比对沉积速率有显著的影响。沉积速率随着溅射功率的增大而增大,随着溅射频率的减小而增大。随着碳氢气体与氩气流量比、基底负偏压的增大沉积速率先增大后降低。制备的类金刚石膜具有较宽的光谱透明区,Ge基底单面沉积的类金刚石膜其峰值透过率最高达到63．99％。     

青铜法Nb_3Sn超导线材的性能优化研究

采用青铜法工艺制备了Nb_3Sn超导线材,研究了不同的结构设计、中间退火温度、成相热处理制度等对线材性能的影响.实验结果表明,具有相同的青铜/NbTa体积比而芯丝直径不同的线材,芯丝尺寸在合理范围内越小,临界电流密度越高;使用Ta阻隔层的线材的磁滞损耗有大幅下降,但其加工性能较之Nb阻隔层要差;低的退火温度在改善青铜加工硬化的同时减少了Nb_3Sn超导相预反应生成量,线材性能较高.     

Nb_3Sn扩散薄膜的研究

本文叙述对Nb_3Sn扩散薄膜的一项包括高场临界电流机制,合金元素作用机制等内容在内的综合性实验研究。     

ITER超导导体不锈钢管不同温度下性能研究

ITER内部线圈超导导体采用一种特殊工艺的不锈钢矿物绝缘导体(SSMIC),即内部采用铜导体,中间绝缘层及外部铠甲的三明治复合结构。不锈钢铠甲作为内部线圈导体的重要组成部分,其优异的性能是内部线圈导体正常运行的保障。针对ITER内部线圈超导导体项目中对材料性能的要求,详细研究了其常温、高温状态下的力学性能,并就导体成型过程中不锈钢的变形量对材料力学性能的影响进行了讨论。     

离子束溅射Ge量子点的应变调制生长

采用离子束溅射技术制备了单层和双层Ge量子点, 通过原子力显微镜对比了不同Si隔离层厚度和不同掩埋量子点密度情况下表层量子点的尺寸和形貌差异, 系统研究了掩埋Ge量子点产生的应变对表层量子点的浸润层及形核的影响, 并用埋置应变模型对其进行解释. 实验结果表明, 覆盖Ge量子点的Si隔离层中分布着的应变场, 导致表层量子点浸润层厚度的降低, 从而增大点的体积; 应变强度随隔离层厚度的减小而增加, 造成表层量子点形状和尺寸的变化; 此外, 应变还调控了表层量子点的空间分布. 关键词： Ge量子点 埋层应变 离子束溅射     

合金元素对改善Nb_3Sn性能的影响

本文是对熔融扩散法制备Nb_3Sn添加第三组元、基带中加锆、氧;锡熔池中加铜的研究.探讨了材料的组织结构与性能之间的关系.研究结果表明:Nb_3Sn扩散层中ZrO_2的作用主要是细化晶粒,提高反应速度,增加扩散厚度.添加铜于锡熔池则表现为提高钉扎强度,提高J_c.     

Nb_3Sn声子谱随温度变化的数值计算

利用F点的对称性,找到了A-15化合物的力常数与弹性模量之间的关系。根据这种关系,建立了一种半经验的方法讨论A-15材料的品格动力学行为。对Nb_3Sn的声子谱及其与温度的依赖作了数值计算。结果与实验较好地符合。这一方法可以推广到其它材料。