Nb衬底MgB_2超导膜的韧性研究

用混合物理化学气相沉积法(hybrid physics-chemical vapor deposition简称为HPCVD)在Nb衬底上生原位制备了平均厚度是1.5μm的MgB2多晶膜样品,其起始超导转变温度Tc(onset)=39.37K,转变宽度ΔTc=0.45K.样品由大量六边型片状晶粒组成.对样品进行了韧性测试,可以发现膜在弯曲120°后,虽然弯曲面处出现了裂纹,但膜仍很牢固的附着在衬底上,其超导电性仍可保持.     

不锈钢衬底MgB2厚膜韧性的研究

我们用混和物理化学气相沉积法(HPCVD)在不锈钢衬底上原位制备了以MgB2厚膜(约10微米厚)为过渡层的MgB2超导厚膜(约20微米厚)样品,两层膜总厚约30微米.X光衍射实验表明过渡层为(101)取向的织构膜,表层MgB2超导厚膜接近多晶膜,但有较强(101)取向,两者均含有少量的Mg和MgO杂相.此超导厚膜样品的Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.6K,ΔT=1.2K.对此样品的弯曲实验表明,以曲率半径500微米弯曲到180°后,样品仍具有Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.4K的超导电性.样品剖面SEM观测表明该膜结构致密,表面厚膜层和过渡层之间连接紧密.样品表面的SEM观测表明虽然样品弯曲导致表面MgB2超导厚膜面出现了裂缝,甚至有小部分膜面的脱落,但过渡层始终紧紧附着在不锈钢衬底上.这表明过渡层MgB2厚膜的存在大大地提高样品整体的柔韧性,展现了不锈钢衬底上的MgB2厚膜超导带(线)巨大的开发潜力和诱人的广阔应用前景.     

混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备的MgB2超导厚膜样品的成分分析

本介绍了基于混合物理化学气相沉积法(HPCVD),以B2H6为硼源,在(000l)取向的Al2O3单晶衬底上,制备了MgB2超导体厚膜样品．该样品平均厚度约为40μm．其Tc(onset)=39K,Tc(0)=37．2K．X光衍射图显示该膜沿(101)方向生长,具有少量Mg和MgO杂相．SEM图像、X射线能量损失谱以及背散射电子衍射图证实了这两种杂相的存在,并显示该样品成分富镁．样品表面的镁与空气接触形成MgO膜,在一定程度上阻止了MgB2样品进一步被氧化．对于MgB2厚膜成膜过程及反应机理,我们提出了一种新的推断．     

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.     

混合物理化学气相沉积法制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品的韧度研究

我们用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备了一批不锈钢衬底的MgB2超导厚膜样品,厚度在10～30μm间,Tc(onset)是37.8～37.2K,超导转变宽度ΔT在1.2K左右,是(101)方向织构的致密厚膜,并有少许MgO杂相.对样品进行弯折研究,随着弯曲角度的增加,膜面出现不同程度的条状裂纹,但仍能保持膜面的基本完整;虽然样品的超导起始转变温度降低、转变温区变宽,性能有所下降,但超导特性仍能保持在一个很好的水平上.这个结果表明了采用HPCVD方法制备不锈钢衬底带材将会很好地克服MgB2超导膜由于硬脆的性质而无法绕制磁体的问题,有着十分重要的应用意义.     

不同基片温度下溅射的Nb_3Ge膜性能的研究

本工作研究了仅改变基片温度而其它条件不变的溅射Nb_3Ge膜的性能.通过对样品的Tc、H_(c2)(T)、R(T)的测量,给出在一定条件下基片温度与溅射Nb_3Ge膜的Tc及H_(C2)(0)的关系.发现:存在一生成高Tc、高H_(c2)(0) Nb_3Ge薄膜的最佳温区(800—810℃);△Tc随磁场增加而展宽;溅射Nb_3Ge膜的电阻率ρ(T)在Tc(?)T<65K温区中服从:ρ(T)=α bT~2规律,且与基片温度无关.     

高频溅射法制备Bi—Sr—Ca—Cu—O超导薄膜

以单晶 YSZ、YAG 为衬底,用高频溅射法制备了 Bi-Sr-Ca-Cu-O 超导薄膜,膜厚为0.5—1μm,其中两个样品的超导性能为 T_c(onset)=92K,T_c(mid)=78K,T_(ce)=42K 和T_c(onset)=95K,T_c(mid)=78K,T_(ce)=36.5K,经分析,后者的组成近似地为Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x.对靶组分、溅射和热处理条件与生成的膜成分、物相、形貌以及超导电性的关系做了讨论.     

氩气处理对Bi_2Sr_2CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_x氧含量,晶胞参数及超导转变温度的影响

将用固相反应法制备的名义成分为 Bi_2Sr_2CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_x 的2212样品置于氩气气氛中于不同温度进行退火处理,研究退火处理对其晶体结构,氧含量及超导转变温度的影响.实验结果表明,Tc 低于77K 的样品在氩气中退火后,T_c 提高,但2212相的相结构不变,氧含量下降,c 轴变长.退火温度为470℃ 时,样品超导转变温度最高(T_(c,onset)=111K,T_(c,zero)=96K).     

电子束快退火法制备MgB_2薄膜及性质研究

利用电子束快退火法制备了MgB2超导薄膜.该方法利用高能电子束,在中真空条件下照射Mg-B多层前驱膜,照射时间维持在1s以下.在电子束的作用下,前驱膜中的Mg和B迅速反应,形成MgB2相.整个退火过程没有Mg蒸气与氩气保护,极短的退火时间有效地限制了前驱膜中Mg的流失和Mg与其它物质的反应.与传统制备工艺相比,该方法避免了混合物理化学气相沉积法中乙硼烷的使用;省去异位退火法中提供高Mg蒸气压的限制,避免在有Mg块存在情况下退火后样品表面存在Mg污染的问题.利用该方法在SiC(001)衬底上生长了100nm厚的MgB2薄膜,其超导转变温度Tc～35K,均方根粗糙度为3.6nm,临界电流密度Jc(5K,0T)=3.8×106 A/cm2.该方法对MgB2薄膜的大规模工业生产提供了一个新思路.     

3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜研究

本文采用倒筒直流溅射方法(ICS)结合基片变速双轴旋转方式原位生长Φ3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜.膜厚分布最大偏差小于10%,薄膜样品的中心与边缘部分的Tc0均达到90K,ΔTc≤0.3K,FWHM(005)≈0.2°,Rs(10GHz,77K)≈0.8mΩ,Jc值分布在2.2～3.1MA*cm-2之间,表明样品均匀性良好.