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.     

YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO3多层膜的制备及激光感生热电电压效应的研究

采用脉冲激光沉积法在倾斜LaAlO3(100)衬底上制备了(YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO)L(L为多层膜周期数)外延多层膜.X射线衍射谱显示(YBCO/LPMO)L多层膜沿c轴生长.观察到多层膜中有很大的激光感生热电电压(LITV)出现,与YBa2Cu3O7-δ(YBCO)和La0.6Pb0.4MnO3(LPMO)单层膜相比,多层膜的LITV信号有约一个数量级的增强.讨论了影响(YBCO/LPMO)L多层膜的LITV效应的因素.     

电沉积 YBa2Cu3O7-涂层导体 Y2O3种子层的外延生长研究

电化学沉积是一种工艺简单、 成本低廉、 并且易于批量生产 YBa2Cu3 O7 -δ 涂层导体缓冲层的方法. 本文成功的在双轴织构的 Ni-5at. % W (Ni-5 W) 金属基带上外延生长了 Y2 O3 缓冲层薄膜. 原子力显微镜 (AFM) 测量表明 Y2 O3 薄膜表面致密, 粗糙度小, 其表面粗糙度仅为1 .8 nm. 电化学沉积与磁控溅射相结合获得了 MS-GZO/EDY2 O3 双层缓冲层, 在此缓冲层结构上成功地外延生长了 YBa2Cu3 O7 -δ 超导层, 液氮温度下临界电流密度J c 为0.65 MA/cm2     

YBa2Cu3O7-x涂层导体的外延生长和性能对CeO2缓冲层的依赖性

利用倾斜衬底沉积法在无织构的金属衬底上生长了MgO双轴织构的模板层,在这一模板层上实现了YBa2Cu3O7-x薄膜的外延生长.在外延YBa2Cu3O7-x薄膜前,依次沉积了钇稳定的立方氧化锆和CeO2作为缓冲层.利用X射线衍射2θ扫描、φ扫描、Ω扫描和极图分析测定了这些膜的结构和双轴织构取向,利用Raman光谱表征了其超导相的品质和取向特性,利用扫描电镜和原子力显微镜观测了薄膜的表面形貌和粗糙度.考察了不同厚度的CeO2层对YBa2Cu3O7-x生长和性质的影响.发现了YBa2Cu3O7-x薄膜的外延生长和性能对CeO2的不同厚度具有显著而独特依赖性.讨论了其可能的机理.     

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.     

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.     

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．     

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.     

Zn掺杂的YBa2(Cu1-xZnx)3O7-δ(x=0, 0.01, 0.02)体系的反常霍尔效应

利用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴取向的高质量YBa2(Cu1-xZn)3O7-δ(x=0, 0.01, 0.02)外延薄膜.超导临界温度随Zn掺杂量增加而较快地下降,与单晶样品的结果相符.在强磁场下的输运测量发现YBa2(Cu1-xZn)3O7-δ系列样品在Tc附近均出现反常的Hall电阻率符号反向,但其Hall电导率σxy随磁场的变化关系与氧欠掺杂的YBa2Cu3O6.66存在很大差异,说明Zn掺杂和氧掺杂对混合态中的磁通涡旋性质的影响有显著不同.     

赝能隙导致的YBa2(Cu1－xMx)3O7-δ(M=Co,Zn)薄膜的输运性质异常

报道了两类典型元素替代的超导Y123相体系-YBa2(Cu1-xCox)3O7-δ(x=001,002)和YBa2(Cu1-yZny)3O7-δ(y=0005,0010)薄膜的电阻率温度特性(ρ(T))和Hall效应(RH(T)).研究表明,Co掺杂的Y123相体系十分类似于氧欠掺杂的情况,对Co掺杂的薄膜样品,由电阻率温度特性定义的赝能隙打开的温度T分别为193和225K.而Zn掺杂的样品没有观察到赝能隙打开对电阻率温度特性的影响.由Hall效应的测量和Hall角(cotθH)定义了另一个特征温度T0, 关键词： 赝能隙 Y123相 Hall效应     

用脉冲激光淀积制备具有光滑表面的A-轴取向YBa2Cu3O7薄膜

我们采用脉冲激光淀积方法在(100)SrTiO3基底上制备了a-轴取向外延的YBa2Cu3O7-x薄膜.通过采用活性氧,降低氧压和淀积速率,制备出了Tc超过80K、表面平均粗糙度为4.43nm的薄膜.X-射线衍射谱表明,实验得到的YBa2Cu3O7-x外延薄膜是高度A-轴取向的.     

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.     

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.     

厚度诱导的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜剩余应力及临界电流变化

本文通过脉冲激光沉积法制备了不同厚度(80nm、320nm、1000nm和2000nm)的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜,对它们的剩余应力和临界电流特性进行了对比研究.通过系列的激光显微Raman光谱和磁化曲线测量分别获得了薄膜剩余应力和磁化临界电流密度(Jc)对薄膜厚度的依赖关系.结果显示超导薄膜内剩余应力越小,Jc越高.对于中等厚度的薄膜样品(320nm和1000nm),其膜内剩余应力较小,同时由其特征的磁通匹配场大小推知在该厚度范围内的样品具有较高的线性缺陷密度,从而显示出较高的Jc值.     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3 (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3 (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔCY=4.8483×10-3;ΔCT=8.5272×10-5,结果显示YBCO超导薄膜内的应变要大于TBCCO超导薄膜内的应变.另外,采用共面谐振技术研究这两片超导薄膜内的微波表面电阻随温度的变化,结果表明YBCO超导薄膜具有更大的微波表面电阻.分析和讨论了应变对超导薄膜微波表面电阻的影响.     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0.2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0.5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系.利用最近Zhang et al. [Phys. Rev. B 71(2005), 052502 ]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论.     

MOD法在BaPbO_3/LaAlO_3上沉积YBa_2Cu_3O_(7-σ)层的研究

实验配制了一种新型的YBCO前驱溶液,经过旋转涂覆和适当的热处理工艺,在单晶LaAlO3(100)基底和以BaPbO3为缓冲层的LaAlO3基底两种结构上外延生长YBa2Cu3O7-σ(YBCO)超导层。XRD结果表明:在两种结构上均生长了单相的YBCO层,YBCO晶粒沿垂直于基底表面的c轴方向外延生长。这种择优性在以BaPbO3为缓冲层的YBCO结构中更加明显。SEM结果表明,在两种结构上均形成致密的YBCO层。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.