吸气溅射Mo1-xSix薄膜的超导性能

对于四个Mo_1-xSi_x薄膜样品进行了超导转变温度、临界温度附近的临界磁场以及在4.2K下的临界电流的测试,并且测量了室温(300K)及低温(8K)下的电阻率,结果显示四个样品具有非晶的特征,其中Mo₇₈Si₂₂薄膜样品有较好的非晶特性。 关键词：     

Mo_xGe_(1-x),Mo_xSi_(1-x)薄膜的非晶形成成份及超导转变温度

用直流吸气溅射法在液氮冷底板上分别制备了Mo_xGe_(1-x),Mo_ySi_(1-x)的薄膜。其形成非晶的成份分别为Ge>22at%,Si>18at％。超导转变临界温度T_c在非晶状态下随着Ge,Si的含量增加而下降(约6—3K)。非晶Mo_(77)Ge_(23)膜的晶化温度为780℃,而非晶Mo_(78)Si_(22)膜的晶化温度为480℃。     

基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型

在大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型基础上提出了基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型. 依据此模型对Zr-Ni-Al-Cu四元合金的临界冷却速率进行了计算并预测了Zr_66.67(Ni_{xAlyCuz)33.33合金系中容易形成非晶的成分范围. 计算值与实验值符合得较好. 计算结果表明，此合金系具有很强的非晶形成能力，特别是在靠近共晶点的中心区域，临界冷却速率小于100 K/s，为容易形成非晶的成分范围. 冷却过程中，在高于1000K温度区间，没有发生明显的结晶现象，而在980 K至870 K温度范围内，结晶分数快速增大，低于870 K时不再发生明显改变. 此外，分析了合金系中Al，Cu，Ni原子摩尔分数的变化对临界冷速的影响. 关键词： 大块非晶 黏度 临界冷却速率 非晶形成能力}     

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.     

外延温度对YBCO薄膜结构与性能的影响

采用化学溶液沉积法(CSD),在758℃到772℃不同温度下制备了一系列YBa2Cu3Ox(YBCO)薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜观察和物性测量,研究了外延温度对其结构与性能的影响。研究结果表明,在760℃及770℃附近存在两个适合YBCO薄膜外延生长的温度区间,在这两个温区生长制备的YBCO薄膜具有良好的超导性能。760℃和770℃附近制备的样品的临界超导转变温度Tc分别为90K和89K,说明760℃附近的较低温区更适合YBCO薄膜的外延生长。760℃附近生长的薄膜在77K自场下的临界电流密度Jc可达到3MA/cm2。文中进一步对存在两个外延温区间的现象进行了讨论,其机制可能来源于自发形核与诱导外延生长之间的相互竞争。     

硅掺杂MgB_2超导薄膜的制备及研究

本文报道了基于混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapordeposition,简称为HPCVD),以硅烷热解出的Si原子作硅源,在SiC衬底上原位生长了一系列硅掺杂MgB_2超导薄膜样品.样品中最大硅掺杂量是9%.与纯净的MgB_2薄膜相比较,掺杂样品的超导临界转变温度T_c没有大幅下降,超导临界电流J_c得到了一定提升.在温度为5K,外加垂直磁场为3T的条件下,样品的临界电流密度最大达到2.7×10~5Acm~(-2).同时上临界场H_(c2)在超导转变温度附近对于温度的变化曲线斜率—dH/dT也有一定的提高.     

快重离子辐照对YBa_2Cu_3O_(7–δ)薄膜微观结构及载流特性的影响

钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料在能源、交通等方面具有广泛的应用前景,然而强磁场下出现的低临界电流密度问题严重限制了其应用.利用快重离子辐照技术可在YBCO中形成潜径迹对磁通涡旋进行钉扎,从而有效改善其在磁场下的超导性能.本文利用能量为1.9 GeV的Ta离子对YBCO高温超导薄膜进行辐照,系统地研究了不同离子注量下YBCO薄膜的微观结构及磁场下电流传输特性的变化情况.研究表明,Ta离子辐照在薄膜中沿入射路径方向产生贯穿整个超导层的一维非晶潜径迹,其直径在5 nm到15 nm之间.结合Higuchi模型分析了快重离子辐照对薄膜中磁通钉扎机制的影响.研究发现:在原始样品中本征面缺陷钉扎是主要的钉扎机制;随着辐照注量的增加,薄膜中的钉扎类型逐渐转变为由快重离子辐照引入的正常相缺陷钉扎.临界电流密度与磁场的关系可用函数J_c∝B~(-α)进行拟合.指数α随着注量的增加而降低,当注量为5.0×10~(11) ions/cm~2时已由最初的0.784降低至0.375,说明临界电流密度对磁场的依赖关系大大减弱.当辐照注量为8.0×10~(10) ions/cm~2时,潜径迹对磁通涡旋的钉扎效果最佳.在该注量下,高场(B 0.3 T)下临界电流密度达到最大值且钉扎力提升了近两倍,临界转变温度无明显变化(△T_(on)≈0.5 K).实验结果表明,快重离子辐照产生的潜径迹可以在不影响临界转变温度的前提下有效改善磁场下超导载流能力.     

混合物理化学气相沉积法制备蓝宝石衬底外延MgB2薄膜性质的研究

我们用混合物理化学气相沉积(Hybridphysicalchemicalvapordeposition简称为HPCVD)法在αAl2O3(00l)衬底上原位制备了一批超导性能良好的外延MgB2超导薄膜样品.用10%浓度的乙硼烷(B2H6)氢气混合气作为原料,研究了不同条件对MgB2薄膜沉积速率的影响.在一定条件下制备了一批MgB2薄膜,厚度为200nm左右,样品的零电阻转变温度(Tc0)最高达到39K.X射线衍射分析的θ～2θ扫描表明,MgB2薄膜的晶粒都具有较好的C轴取向,对样品的(101)面Φ扫描结果显示MgB2薄膜晶格与衬底有很好的外延取向,取向关系为[1010]MgB2∥[1120]Al2O3.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=9.8×106A/cm2.这些结果表明HPCVD技术在MgB2外延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.     

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利用微波电子回旋共振等离子体增强型化学气相沉积(ECR-PECVD)采用一步法直接在K9玻璃上低温沉积制备了多晶硅薄膜.研究了不同实验参数对薄膜沉积的影响,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)等实验分析方法对不同条件下制备的样品进行了晶体结构和表面形貌分析,并讨论了多晶硅薄膜沉积的最佳条件.实验结果表明,玻璃衬底上多晶硅薄膜呈柱状生长,并有一定厚度的非晶孵化层;较高氢气比例和衬底温度有利于结晶,薄膜的结晶率达到了62％;晶粒团簇的最大尺寸约为500nm.     

微量Co3+掺杂对GdBCO薄膜结构及超导性能的影响

采用自主研发的无氟高分子辅助金属有机物沉积(FF-PAMOD)法在LaAlO_3单晶基底上制备微量Co~(3+)掺杂的GdBCO薄膜,研究不同掺杂量对薄膜结构和超导性能的影响。结果表明,掺杂量x为0.001的薄膜(GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-z))具有更好的c轴织构和更加平整致密的表面微结构,以及在77 K自场具有最高的临界电流密度(J_c)。此外,与纯样相比,该掺杂样品(x=0.001)在磁场下显示出更高的J_c(77 K, 30 K),这可能是Co~(3+)掺杂对薄膜外延生长的促进和掺杂引入的钉扎中心共同作用的结果。     

Tl—Ba—Ca—Cu氧化物超导体的低场磁性

我们测量了 T1-Ba-Ca-Cu-O 高温超导样品在低磁场下的磁化率和电阻与温度的关系;观察到样品具有两个超导主相,T_c 分别为117K 与104K;估算出该样品在77K 下的下临界场H_(c1)大约为480G.样品的迈斯纳效应和磁屏蔽的测量结果表明,该样品的磁屏蔽效应很小.在外加低磁场下测量了样品的临界电流,研究了,I_c-H 关系,发现在30G 以下磁场范围内的实验结果与超导颗粒之间是无规并联的约瑟夫森弱连接的理论结果符合较好.     

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.     

FeSe的输运和钉扎性质（英文）

利用固相反应法合成了FeSe超导体,根据名义组分和热处理工艺的不同共得到四组FeSe样品,利用X射线衍射仪(XRD)和物性测试系统(PPMS)分别对样品的晶体结构和电输运性能进行表征,并分析了磁通钉扎特性.XRD测试结果表明所有的样品主相均为β-FeSe四方相,同时在样品中也存在少量杂相,包括α-FeSe和Fe,不同名义组分和不同热处理工艺对晶体结构的影响较小.电阻率测试结果表明所有的样品均发生了超导转变,Tc大约为9K,在零场下的转变宽度约为3K,但是四个样品的正常态电阻率明显不同,通过测试四个样品在不同磁场下的电阻率随温度的变化曲线,随着磁场的增加,电阻率曲线出现展宽效应,分析表明FeSe的磁通钉扎行为是由于在不同磁场下热激活磁通蠕动引起的,其上临界磁场可达23T.     

Transport and Pinning Properties of FeSe北大核心CSCD

利用固相反应法合成了FeSe超导体,根据名义组分和热处理工艺的不同共得到四组FeSe样品,利用X射线衍射仪(XRD)和物性测试系统(PPMS)分别对样品的晶体结构和电输运性能进行表征,并分析了磁通钉扎特性.XRD测试结果表明所有的样品主相均为β-FeSe四方相,同时在样品中也存在少量杂相,包括α-FeSe和Fe,不同名义组分和不同热处理工艺对晶体结构的影响较小.电阻率测试结果表明所有的样品均发生了超导转变,Tc大约为9K,在零场下的转变宽度约为3K,但是四个样品的正常态电阻率明显不同,通过测试四个样品在不同磁场下的电阻率随温度的变化曲线,随着磁场的增加,电阻率曲线出现展宽效应,分析表明FeSe的磁通钉扎行为是由于在不同磁场下热激活磁通蠕动引起的,其上临界磁场可达23T.     

铝纳米晶的低温导电特性研究

采用真空热压技术将电磁感应加热-自悬浮定向流法制备的铝纳米粉末压制成块体样品.通过X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱分析了铝纳米晶的微观结构,并用四探针法测量了不同温度下(8—300 K)样品的电阻率,研究了铝纳米晶的电阻率(ρ)随温度的变化规律.结果表明:由于晶界(非晶氧化铝)对电子的散射以及晶界声子对电子的散射效应,低温(40 K)下,铝纳米晶的本征电阻率随温度变化关系明显不同于粗晶铝,不仅呈现出T~4变化,还表现出显著的T3变化规律.因晶界等缺陷和非晶氧化铝杂质对电子的散射,铝纳米晶残余电阻率比粗晶铝电阻率大5—6个数量级.     

钛离子辐照对MgB2超导薄膜的载流能力和磁通钉扎能力的影响

利用混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition, HPCVD)可以制备出高性能的MgB₂超导薄膜, 再对薄膜进行钛(Ti)离子辐照处理.经过辐照处理后的样品被掺入了Ti元素, 与未处理的干净MgB₂样品相比,其超导转变温度没有出现大幅度的下降, 而在外加磁场下的临界电流密度得到了明显的提高,同时样品的上临界磁场也得到了提高. 在温度5 K, 外加垂直磁场为4 T的情况下, Ti离子辐照剂量为1× 10¹³/cm²的样品的临界电流密度达到了1.72× 10⁵ A/cm², 比干净的MgB₂要高出许多,而其超导转变温度仍能维持在39.9 K的较高水平.     

钛酸锶钡薄膜的室温光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3薄膜,研究了不同退火温度下样品的物相结构、薄膜的光致发光性能和光学透过率。结果表明:室温下非晶钛酸锶钡薄膜在蓝光激发下具有明显的发光现象,发光波长范围是500～650 nm,峰值在525 nm附近。延长非晶态薄膜的退火时间能够显著提高样品的发光强度,且发光强度随薄膜厚度增加而增大。晶态薄膜有微弱的发光现象。透射谱测试结果表明,钛酸锶钡薄膜在可见光范围内具有良好的光学透过率。     

直流磁控溅射YBCO非晶薄膜的卢瑟福背散射研究

利用直流磁控溅射(D.C.Magnetron Sputtering)法,选取总气压为80Pa,沉积时间为60min,溅射靶尺寸为φ80,在磁场强度、靶与基片之间的距离及Ar/O₂比等参数变化的情况下,制备了四组YBCO/Al₂O₃非晶薄膜样品。用MeV Li卢瑟福背散射(RBS)分析技术,测量了各块样品中Ba和Cu相对Y的含量和薄膜厚度随基片的横向分布。分析结果表明:在不同的沉积条件下,薄膜中各点的Ba和Cu相对浓度差别较大,薄膜厚度分布也 关键词：     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2(1-χ)In2χO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石(0001)衬底上制备出了Ga2(1-χ)In2χO3(χ=0.1-0.9)薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明:当In组分χ=0.2时,样品为单斜β-Ga2O3,结构;χ=0.5的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善,由非晶结构转变为具有(222)单一取向的立方In2O3结构;对于χ=0.8,薄膜为立方In2O3,结构,退火后薄膜的晶体质量得到提高.在可见光区薄膜本身的透过率均达到了85%以上,带隙宽度随样品中Ga含量的改变在3.76-4.43 eV之间变化,且经退火处理后带隙宽度明显增大.     

非晶CS/RB纳米薄膜的荧光性质

采用低真空物理气相沉积法制备单组份氰基对称二苯代乙烯(CS)纳米薄膜和罗丹明B(RB)纳米薄膜以及CS/RB叠层纳米薄膜。使用荧光分光光度计、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征薄膜样品的荧光性质、结构和表面形貌。与粉末晶态样品相比,薄膜样品的荧光发射峰数量变多,发射波长范围拓宽到120 nm。有机小分子的非晶聚集态和纳米叠层结构的的纳米效应导致了样品的荧光性质的变化。