高温超导YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜的制备及性能表征

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在LaAlO3(100)单晶衬底上外延生长YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜,用X射线衍射技术(XRD)分析薄膜的物相结构和外延特性,通过原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌.本文主要研究了最佳工艺参数下交替生长多层YBCO-Y2O3膜的超导性能.结果表明,YBa2Cu3O7-δ-Y2O3薄膜为纯c轴取向外延生长,临界电流密度Jc(H=0或H//C)均高于纯YBCO薄膜,纳米Y2O3起到磁通钉扎中心作用.     

对靶溅射技术制备的La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜中Tc的降低

本文用对靶溅射技术制备了La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜.与YBCO单层薄膜相比,由于超导/铁磁系统中的磁性邻近效应,三层薄膜表现出较低的超导转变温度.薄膜的R～T测量曲线显示出超磁阻(CMR)效应和超导转变,预示着超导和铁磁特性共存于LCMO/YBCO/LCMO三文治结构.     

Ag掺杂的La0.67Pb0.33MnO3薄膜中激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积法在倾斜LaAlO3衬底上制备了Ag掺杂的La0.67Pb0.33MnO3(LPMO)系列薄膜,发现该类薄膜中有激光感生热电电压(LITV)效应.随着掺Ag量x(x为Ag的质量与LPMO的质量之比)从0.00增加到0.10,LPMO薄膜中的LITV信号的响应时间先递减后递增,但始终小于未掺Ag的薄膜,掺Ag量x=0.06时响应时间最小.研究发现LPMO薄膜存在一个最佳厚度,在这一厚度下可使得LITV信号的峰值电压、响应时间分别达到最大和最小.与相同掺Ag量的La0.67Ca0.33MnO3薄膜相比,LPMO薄膜中的LITV信号有更小的响应时间.     

YBa2Cu3O7－δ/SrNb0.01Ti0.99O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术，在n型SrNb001Ti099O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜，制备出YBCO/SNTO p n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜，且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性. 关键词： YBa2Cu3O7-δ SrNb001Ti099O3 p n结     

脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

YBa2 Cu3 O7-δ/SrNb0.01 Ti0.99 O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术,在n型SrNb0.01Ti0.99O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜,制备出YBCO/SNTO p-n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜,且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p-n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性.     

NdBa2Cu3O7-δ/YBa2Cu3O7-δ多层膜体系的外延结构和磁通钉扎的研究

采用脉冲激光沉积技术.在单晶SrTiO3基底上外延生长了一系列名义结构为p×(NdBa2Cu3O7-δ(m)/YBazCu3O7-δ(n))的多层膜和准多层膜(单元层NdBa2Cu3O7-δ较厚而YBa2Cu3O7-δ呈非连贯的岛状分布,m,n为激光脉冲数,p为重复周期).样品的超导转变温度在87-91 K范围,具体大小取决于不同的调制结构,多层膜的重复周期越大,层状界面越多,超导转变温度就越低.磁传输测量表明,准多层的样品不仅具有较高的超导转变温度,而且具有较强的磁通钉扎性能,77 K零场下的临界电流密度高达4×106 A/cm2,显示出良好的应用前景.     

REBa2Cu3O7-δ晶体生长和REO1.5-BaO-CuOx相图

REO1.5-BaO-CuOx系统的氧化物超导体从材料成分的角度,可分为REBa2Cu3O7-δ化合物(如YBa2Cu3O7-δ,简称YBCO或Y123)和RE1+xBa2-xCu3O7-δ固溶体(如Nd1+xBa2-xCu3O7-δ和Sm1+xBa2-xCu3O7-δ,简称NdBCOss和SmBCOss).YBCO超导材料非常容易获得精确化学计量比的123成分.而后者,作为固溶体材料的NdBCOss和SmBCOss,成分、结构和性能完全取决于晶体生长的热力学参数.本研究通过提拉法研制REBa2Cu3O7-δ单晶体,并结合REO1.5-BaO-CuOx系统的三元相图特征,讨论REBa2Cu3O7-δ单晶体生长中的成分、结构和性能的控制.     

YBCO液相外延生长初始阶段的研究

通过液相外延生长的方法能制备高质量的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜.利用高温金相显微镜,在大气气氛下实时观测了沉积在MgO基片上的YBCO薄膜熔化过程以及随后冷却过程中的液相外延生长初始阶段.通过对包晶分解过程的控制,留下部分微米级YBCO晶粒,并以此作为外延生长的种子.实验结果表明,通过包晶反应Y2BaCuO5+Liquid→YBa2Cu3O7-δ,能在这些剩余的YBCO晶粒周围快速外延生长出YBCO晶体.本文探讨了初始阶段的生长动力学以及外延生长取向问题.     

Cu位La、 Gd掺杂YBa2Cu3O7-δ结构和磁通钉扎的比较

多晶样品YBa2Cu3-xLaxO7-δ(0≤x≤0.15)和YBa2Cu3-xGdxO7-δ(0≤x≤0.15)通过固相反应法制备得来.通过结构参数分析,我们发现La首先替代Cu(1)位,然后开始部分替代Ba,而Gd开始替代Cu(2)位然后替代Cu(1)位.YBa2Cu3-xLaxO7-δ和YBa2Cu3-xGdxO...     

制备45°双外延超导结的新工艺

我们使用脉冲激光沉积方法对YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜在MgO基片上通过CeO2/YSZ双缓冲层的生长进行了系统的研究,发现MgO单晶基片的表面质量是决定能否得到理想外延薄膜质量的关键因素,通过使用低能离子束对MgO表面进行轰击,以增加其表面粗糙度和去除变质层,得到了具有100%面内45°旋转的YBCO外延膜,其临界电流密度77K时在106A/cm2量级.通过湿法刻蚀得到的双外延Josephson结表现出RSJ特性.     

退火氧压对YBa2 Cu3O7-x薄膜中的激光感生热电电压效应的影响

测量了在不同氧压下退火生长的YBa2 Cu3O7-x(YBCO)薄膜中的激光感生热电电压(LITV)信号,发现随退火氧压的增大可使LITV信号的峰值有2-4倍的增强,并且变化趋势与薄膜热电势的各向异性随氧含量的变化规律相同.波长在473-808 nm范围内的连续激光辐照,在5000 Pa的氧压下退火生长的YBCO薄膜中探测到的LITV信号最大;而紫外脉冲激光辐照时,IJTV信号的最大值出现在退火氧压为105 Pa的薄膜中.LITV信号的光响应时间随退火氧压的增大而减小.理论分析表明,这一结果是由于退火氧压的提高导致薄膜材料的热扩散系数增大所致.在退火氧压为5000 Pa的YBCO薄膜中探测到响应最快的LITV信号,对紫外脉冲激光的响应时间为78 ns,并且信号的上升时间只有29 ns,与激光的脉冲宽度(约为28 ns)相当.     

低激光能流沉积高质量的NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜

采用脉冲激光方法,先在YSZ（yttria stablized zirconia)衬底上制备（YBa2Cu3O7-y)/YSZ高温超导薄膜,再用较低的激光能流密度（1.2-1.0Jcm^-2)沉积一层NBCO（NdB2Cu3O7-x)薄膜,形成NBCO／YBCO／YSZ双层超导薄膜。在制备完当时,存放40天和存放400天后分别对薄膜进行了X射线衍射分析和电阻－温度曲线测量。结果表明,NBCO／YBCO／YSZ双层膜的转变温度、结晶度和表面稳定性及光滑度都优于YBCO／YSZ薄膜的。在YBCO／YSZ上使用较低的激光能量可以制备出优质的c轴取向NBCO高温超导薄膜。     

NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块体材料

本研究采用液相外延生长(Liquid phase epitaxy,简称LPE)的NdBa2Cu3O7-δ(NdBCO)高温超导厚膜作籽晶,通过冷籽晶熔融织构的方法生长YBa2Cu3O7-δ(YBCO)块体材料.与通常使用的籽晶相比,NdBCO厚膜籽晶具有如下优点:相对于非超导材料籽晶(MgO 等),NdBCO具有和YBCO相似的晶体结构和晶格常数,并对体系不会造成污染;与单晶体及熔融织构获得的籽晶相比,LPE获得的大尺寸NdBCO厚膜,有可能得到大单畴结构的YBCO块体材料;与NdBCO薄膜籽晶相比,NdBCO厚膜具有更高的结晶性能.本文讨论NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块材过程中籽晶的影响及其热力学稳定性等问题.     

通过差热分析对YBCO高温超导织构体生长极限的研究

通过差热分析研究成分变化对YBa2Cu3O7-δ／Y2BaCuO5(YBCO）高温超导织构体系列的熔化温度和固化反应温度的影响，结合排推效应所产生的成分不均匀性，分析了超导体初始组分为YBa2Cu3O7-δ＋xY2O3的织构生长极限。发现含约6－7wt%(或50mol%)CuO时，固化温度出现明显极小值。     

在(100)SrTiO3上用PLD制备YBa2Cu3O7-δ/Eu2CuO4/LaNiO3三层结构

钙钛矿结构的金属氧化物LaNiO3与高温超导体YBa2Cu3O7-δ有着相近的晶格常数，并且有良好的导电性．我们在(100)SrTiO3基片上，用脉冲激光沉积法(PLD)成功的制备了单取向的LaNiO3，其表面起伏的均方根为1nm，电阻温度特性呈金属性．在此基础上，我们又原位制备了YBa2Cu3O7-δ／Eu2CuO4／LaNiO3三层结构．实验分析表明，高温超导薄膜YBa2Cu3O7-δ单一取向，临界温度在85K以上，超导转变宽度小于1．5K．这一结构对于研究高温超导体的准粒子注入和采用SIS或SINIS结构构成高温超导约瑟夫森结等方面有着重要意义．     

单源进液金属有机化学气相沉积法工作气压对YBCO薄膜制备的影响研究

基于金属有机化学气相沉积法(MOCVD),在沉积有Y2O3/YSZ/ CeO2( YYC)多层过渡层的Ni - W_at.5％金属基带上沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导薄膜.通过对单源进液系统的优化,使金属有机源连续稳定地输送到蒸发皿进行闪蒸.优化总气压并通入N2O气氛,以获得高质量的YBCO薄膜.在优化的温...     

铁磁-高Tc氧化物超导结中的粗糙界面散射效应对隧道谱的影响

考虑到铁磁层中的磁交换作用,以及界面的粗糙散射效率,利用推广的Blonder-Tin-kham-Klapwijk理论模型,计算铁磁－高Tc氧化物超导结中的隧道谱,研究表明：（1）铁磁层中的磁交换能能压零偏压电导峰的高度,并能感应出零偏电导凹隐;（2）粗糙界面散射除了高有压低零偏压电导峰,还有使零偏压凹隐处感应出一中心峰,该结果能较好地解释最近的两篇关于La2/3Ba1/3MnO3/DyBa2Cu3O7与La2/3Ba1/3MnO3/YBa2Cu3O7-δ结中隧道谱的实验报道。     

低温物理学报第27卷2005总目录

第1期高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Y-123/Cax体系的超导输运特性研究………………………………………………………………………………………………………冯吉吉韵汪海英黄参潘庆谊施利毅徐克西(1)Cr80-xFe20Mnx(x=10,15,20)合金的低温电阻率和热导率…李波吴柏枚高惠平王明杜彳干亍王小平(8)电泳共沉积含Ag的YBa2Cu3O7-δ厚膜…………………………………………李凤华樊占国刘常升王珏(13)Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ烧结样品的直流输运特性………………………石庆平冯吉吉韵汪海英黄参徐克西(18)La0.7-x(Sm,Er,Dy)xSr0.3MnO3体系的相…     

YBCO薄膜中自旋极化准粒子的注入效应

采用Nd0 .7Sr0 .3MnO3/SrTiO3/YBa2 Cu3O7-δ的异质结构 ,研究了自旋极化准粒子的注入效应 .在 5 6 μm宽的YBCO膜条上成功地制备了与超导膜条同样宽度但不同长度的六个注入结区 ,长度L分别为 80 μm ,4 0 μm ,2 0 μm ,10 μm ,5 μm和 2 μm .80nm厚的YBCO薄膜在 16K温度下Jc 为 2× 10 5A/cm2 .Iin=0 .5mA的自旋电流注入下 ,随L从 80 μm逐渐顺次减小时 ,注入效率 η =ΔJc/ΔJin逐渐增大 .而当L≤ 2 0 μm后 ,η不再增加 ,达到几乎相同的值 (～ 6 ) .初步分析认为这与自旋极化准粒子在超导膜内的有效自旋扩散长度有关 .异质结构中YBCO薄膜的超导电性以及注入窗口的尺寸对获得大的自旋注入效率十分重要 .