Tl-2212超导薄膜的制备

以铝酸镧晶体为基片,采用两步法制备Tl-2212超导薄膜,包括在低温(150℃)下利用激光脉冲沉积(PLD)工艺沉淀Ba2CaCu2Ox非晶前驱体薄膜和在高温(740～830℃)下前驱体薄膜的铊化结晶、取向生长过程.实验结果表明所制得的膜的相组成为Tl-2212,表面存在大量均匀分布的成分为Tl2Ba2CaCu2Ox的亚微米颗粒.其零电阻温度为101K.薄膜与基片之间界面清晰,没有过渡层,薄膜具有良好的c取向外延条纹.     

密封容器中后处理制备Tl2Ba2CaCu2Oy高温超导薄膜及其性能研究

以铝酸镧（001）单晶为基片，采用两步法制备Tl2Ba2CaCu2Oy（Tl 2212）高 温超导薄膜.首先，利用脉冲激光沉积（PLD）工艺沉积Ba2CaCu2Ox非晶前驱体薄膜；然后，前驱体薄膜在高温（720—850℃）下密封钢容器里铊化结晶形成Tl 2212薄膜.XRD结果表明Tl2212 薄膜是沿c轴方向生长的，其相组成为Tl 2212，摇摆曲线（0012）的半高宽为0.72° ，SEM图像显示其表面光滑平整，其零电阻温度为106.2K. 关键词： Tl 2212超导薄膜 脉冲激光沉积     

在密封和半密封容器内生长Tl2Ba2CaCu2Ox高温超导薄膜的研究

以铝酸镧 (0 0 1)单晶为基片 ,采用两步法在两种密封条件下制备 Tl2 Ba2 Ca Cu2 Ox(Tl- 2 2 12 )高温超导薄膜。首先利用脉冲激光沉积 (PL D)工艺沉积非晶 Ba2 Ca Cu2 Ox 前驱体薄膜 ;然后前驱体薄膜分别在半密封的氧化铝坩埚和密封的高温钢容器内铊化、结晶形成 Tl- 2 2 12薄膜。在两种密封条件下 ,都可以制备出纯相的 Tl- 2 2 12超导薄膜。但是 ,在坩埚内制备的 Tl- 2 2 12薄膜的 TCo和 SEM均明显好于在钢容器中制备的超导薄膜     

2英寸Tl-2212超导薄膜的制备及特性

优化了各项试验参数,运用后退火方法成功制备了2英寸Tl-2212超导薄膜.为避免真空室污染,制备过程中先利用脉冲激光法在LaAlO3基片上沉积出不含Tl的Ba2CaCu2Ox前驱膜,然后在720～740℃下的流动氩气氛中进行铊化后退火处理,制备的薄膜外观均匀光滑.2θ扫描表明,薄膜具有良好的c轴外延性.SEM图像显示,薄膜以层状生长为主,表面存在孔洞、团状颗粒以及少量针状晶粒.最佳薄膜零电阻温度TC0～108K,临界电流密度Jc>106A/cm2,表面电阻Rs～0.5mΩ.     

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。     

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.     

高温超导薄膜生长机理初探

在3×10×0.5mm3的LaAlO3(001)基片上,利用直流磁控溅射生长一层厚度约为700nm的非晶态Tl2Ba2CaCu2Ox先驱薄膜.将先驱薄膜与热处理过的Tl2Ba2Ca2Cu3Oy块材(作为Tl源)一起在720～860℃温度下退火.为了研究薄膜的初期成核情况,退火时间一般为5分钟.利用XRD和完全抗磁性测试方法对样品的成相情况进行研究,结果显示,在薄膜生长的初期,较高的退火温度可以获得较大尺寸的初期生长核,但是退火温度达到860℃时,初期成核的晶粒尺寸变小.     

Influences of Thalliation on the Morphology and Critical Temperature of Tl2Ba2CaCu2O8 Thin Films

Tl2Ba2CaCu2Ox(Tl-2212) thin films were prepared by the two-step technique.A precursor film was first prepared by the pulsed laser deposition method,and then experienced the incorporation of thalliation in a one-step or two-step annealing process.The experimental results show that the two-step annealing process produces dense and smooth films,and that the one-step annealing process produces a high critical temperature film of 101K,but the transition width is wide.Precursor films with homogeneous Ba2Ca1.3Cu2.1Ox composition are essential for producing high-quality Tl-2212 films.     

2英寸双面TI2212高温超导薄膜的制备与研究

在c取向的LAO基片上,采用两步法制备TI2212高温超导薄膜.首先,利用PLD在基片上沉积无Tl前驱膜,然后前驱膜在流动Ar气氛中利用坩埚技术在720～740℃温度下用Tl2223铊源外延生长成2英寸双面TI2212高温超导薄膜.实验结果表明:2英寸双面TI2212薄膜具有良好的c轴取向,并有明显的层状生长结构,有少量杂相晶粒但无裂纹;两面薄膜表面均匀光亮且呈深褐色.用四引线法测量的最佳双面薄膜的超导零电阻温度分别为106.2K和108.5K;在77K温度下,超导临界电流扫描测量仪得到优质薄膜的临界电流密度在1.0×106 A/cm2到4.8×106 A/cm2范围内;薄膜的微波表面电阻由一个介质谐振器在77K温度和10GHz频率下测量薄膜中心部分的Q值得到,其值小于0.5mΩ.     

高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO缓冲层以及Tl-2212超导薄膜长的影响

研究了蓝宝石(1102)基片在不同温度和时间下退火时表面形貌和表面相结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和T1-2212超导薄膜生长的影响.原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1000℃温度下退火,蓝宝石(1102)的表面首先局部区域形成台阶结构,然后表面形成叠层台阶结构,随着退火时间的延长.表面发生了台阶合并现象,表面形貌最终演化为稳定的具有光滑平台的宽台阶结构.XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高蓝宝石基片表面结构的完整性.在1000℃温度下热处理20 h的蓝宝石(1102)基片上可以生长出具有面内取向的CeO2(001)缓冲层.在具有缓冲层的蓝宝石基片上可以制作出高质量c轴织构的外延11-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)为104.7 K,液氮温度下临界电流密度(Jc)达到3.5 MA/cm2,微波表面电阻R(77 K,10 GHz)约为390μΩ.     

厚度小于100nm的Tl2Ba2CaCu2Ox高温超导薄膜

采用直流磁控溅射和在纯氩气中后热处理的方法,在LaAlO3(001)衬底上生长出厚度小于100nm的Tl2Ba2CaCu2Ox(Tl-2212)超导薄膜.在77K和零磁场下,100nm厚的薄膜具有105.3K的超导转变温度和2.33×106A/cm2的临界电流密度.这些值与较厚的Tl-2212薄膜的最好值相符.30nm厚的薄膜仍具有大于100K的转变温度,并具有光滑致密的表面形貌和外延生长的晶体结构.20nm厚的薄膜仍显示出正常态的金属行为和充分的超导转变.当厚度小于20nm时,薄膜的表面形貌和超导电性明显变坏,6nm厚的薄膜在15K低温下,未发现超导转变.从这个意义上看,20nm为我们所研究的Tl-2212薄膜的临界厚度.     

用于微波滤波器的Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

本文报导用磁控离子溅射和后热处理方法在LaAlO3(001)衬底上制作2英寸双面Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212) 超导薄膜的方法和薄膜的特性.XRD测试表明薄膜具有纯的Tl-2212相和c轴垂直于膜面的织构.衬底两侧薄膜的结晶形貌和超导电性均匀,超导转变温度Tc一般为105 K左右,液氮温度下临界电流密度Jc>2×106A/cm2,10GHz频率下表面电阻最小达到350μΩ,可满足超导微波滤波器实用的需要.     

倾斜生长Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜的Ⅰ-Ⅴ曲线及快速反应特性

在10mm长、3mm宽的斜切LaAlO3衬底上制备出不同厚度的Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜.对薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性进行测量,其临界电流密度小于正常生长的Tl-2212超导薄膜.对薄膜通过脉冲方波进行快速反应特性的测量,结果表明倾斜生长的Tl-2212超导薄膜在一个电压脉冲的作用下,产生宽度仅为μs量级的大电流脉冲,然后变为正常态.这和正常生长的超导薄膜不同,前者没有经过发热和升温的过程.利用这一特性可以制作高速高温超导开关和快速反应限流器等.     

倾斜生长Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜的I-V曲线及快速反应特性

在10mm长、3mm宽的斜切LaA lO3衬底上制备出不同厚度的Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜。对薄膜的I-V特性进行测量,其临界电流密度小于正常生长的Tl-2212超导薄膜。对薄膜通过脉冲方波进行快速反应特性的测量,结果表明:倾斜生长的Tl-2212超导薄膜在一个电压脉冲的作用下,产生宽度仅为μs量级的大电流脉冲,然后变为正常态。这和正常生长的超导薄膜不同,前者没有经过发热和升温的过程。利用这一特性可以制作高速高温超导开关和快速反应限流器等。     

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.     

溶胶-凝胶法制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)超导薄膜

该研究以铋、锶、钙、铜的醋酸盐为起始原料,丙烯酸为添加剂,无水甲醇为溶剂,按照一定的金属离子摩尔比配制了透明清澈的Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi-2212)前驱溶胶。采用浸渍提拉法在LaAlO_3(LAO)单晶基板上制备Bi-2212凝胶膜,然后在80℃的烘箱中干燥以除去多余的有机溶剂,将干燥后的Bi-2212凝胶膜放入管式炉中进行热处理。实验选取750℃,765℃,780℃,800℃四个晶化温度来探究热处理温度对Bi-2212薄膜晶体结构及性能的影响。结果表明,在780℃制得的Bi-2212薄膜具有双轴织构取向,超导临界转变温度为82K。     

热处理对MgO基片的表面形貌以及对CeO_2和Tl-2212薄膜生长的影响

研究了MgO基片在高温退火时表面形貌和表面结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和Tl-2212超导薄膜生长的影响。原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1100℃温度下退火,MgO的表面首先由未退火时的皱褶形貌,演化为光滑表面,随着退火时间的延长,表面形貌最终演化为具有光滑基底的独立生长峰结构。XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高MgO基片表面结晶的完整性。在1100℃温度下热处理8小时的MgO基片上可以生长出具有高度c轴取向的CeO2(001)缓冲层。然后在此缓冲层上制备了厚度为500nm的外延Tl-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)达到108.6K,液氮温度下临界电流密度(Jc)为2.8mA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约为360.9μΩ。     

蓝宝石衬底上射频溅射法生长CeO2外延薄膜研究

实验采用射频溅射法在(1 102)蓝宝石基片上制备(00l)取向CeO2外延薄膜.低温、低溅射功率都会导致CeO2薄膜呈(111)取向生长.当基片温度在700℃～750℃,溅射功率在100～150W范围内能够制备得到高质量(00l)取向CeO2缓冲层.所制备的CeO2薄膜具有优良的面内面外取向性和平整的表面.用这些缓冲层作为生长面制备得到的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜为完全(00l)取向,且面内取向性良好,并具有优越的电学性能:其临界转变温度(Tc)为89.5K,临界电流密度Jc(77K,0T)约1.8×106 A/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)大约为0.50mΩ,能较好的满足微波器件应用中的需要.     

ZnO薄膜的自组织设计及形貌控制

采用单源化学气相沉积(SSCVD)法,在Si(100)基片上通过改变前驱反应体与基片的入射角度,获得了可控柱状取向的ZnO薄膜.研究发现,入射角度的改变可使沉积薄膜中的柱状结构的生成方向倾斜.但X射线衍射(XRD)分析表明:ZnO薄膜的c轴(002)取向与入射角无关,且不沿ZnO柱状结构的生长方向取向.由于ZnO的(002)面为其表面自由能最低且原子密度高的晶面,ZnO薄膜的生长更易于在垂直于基片表面的方向c轴取向生长.     

高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO2缓冲层以及Tl-2212超导薄膜生长的影响

研究了蓝宝石(1102)基片在不同温度和时间下退火时表面形貌和表面相结构的变化,以及它对CeO₂缓冲层和Tl-2212超导薄膜生长的影响.原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1000℃温度下退火,蓝宝石(1102)的表面首先局部区域形成台阶结构,然后表面形成叠层台阶结构,随着退火时间的延长,表面发生了台阶合并现象,表面形貌最终演化为稳定的具有光滑平台的宽台阶结构.XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高蓝宝石基片表面结构的完整性.在1000℃温度下热处理20 h的蓝宝石 关键词： Tl-2212超导薄膜 蓝宝石 缓冲层