MgO衬底上YBa2Cu3O7-δ台阶边沿型约瑟夫森结的制备及特性

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行了研究.首先利用离子束刻蚀技术和两步刻蚀法在MgO(100)衬底上制备陡度合适、边沿整齐的台阶,然后利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,进而利用紫外光刻制备出YBCO台阶结.在结样品的电阻-温度转变曲线中,观测到低于超导转变温度时的电阻拖尾现象,与约瑟夫森结的热激活相位滑移理论一致.伏安特性曲线测量表明结的行为符合电阻分路结模型,在超导转变温度TC附近结的约瑟夫森临界电流密度TC随温度T呈现出(TC-T)^2的变化规律,77 K时JC值为1.4×10^5 A/cm^2.利用制备的台阶结,初步制备了YBCO射频高温超导SQUID,器件测试观察到良好的三角波电压调制曲线,温度77 K、频率1 kHz时的磁通噪声为250μΦ0/Hz^1/2.本文结果为进一步利用MgO衬底YBCO台阶结研制高性能的高温超导SQUID等超导器件奠定了基础.     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法     

含氟有机硅改性多孔二氧化硅减反膜

二氧化硅减反膜的结构疏松,且胶粒表面存在大量羟基,膜层极易吸附环境中的水分和有机蒸气,透射比稳定性较低.为了改善原有减反膜的环境稳定性,以3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷和3,3,3-三氟丙基甲基二乙氧基硅烷为掺杂剂,正硅酸乙酯为前躯体,采用溶胶-凝胶法制备了两个系列的SiO2减反膜.结果表明,含氟硅氧烷改性的系列膜层的疏水性能均得到显著增强.CF3-CH2-CH2-Si或CF3-CH2-CH2-Si-CH3质量分数在0.40%～1.5%的范围内时,二氧化硅膜层的减反效果较好.掺入含氟硅氧烷在一定质量分数时,膜层的抗激光损伤性能受到的影响不大.10-3Pa高真空环境的实验表明,膜层的稳定性有较大提高,含氟硅氧烷改性延长了减反膜的使用寿命.     

透射光学元件的1 064 nm激光损伤特性

通过对K9玻璃增透膜和偏振片的1 064 nm激光损伤试验,显示激光透射元件激光损伤的一个显著特点是形成针孔损伤,其大小在10～50 μm之间,分布呈分离状,其损伤深达基片表层及亚表层,与高反膜的激光损伤形态区别明显.K9和增透膜的孔洞损伤形成于后表面,偏振片形成于膜面,在一定的能量范围内,如能量提高1～2倍,激光能量与孔洞损伤的大小关联不大,只是孔洞的数量增加.孔洞的形成是由激光形成的驻波场引起的,并与基片表面及亚表面的损伤缺陷有关.     

基于工艺的连续相位板设计

为改善惯性约束聚变(ICF)系统中聚焦光束质量,降低元件的加工难度,建立了基于工艺的连续相位板(CPP)理论设计模型,并从初相选取、相位展开、滤波、焦斑频谱控制等多方面改进了传统的G-S算法,比较分析了传统设计方法和基于工艺设计方法设计的CPP的加工特性和焦斑性能.基于工艺设计的CPP面型光滑,其产生的焦斑顶部均方根(RMS)和能量利用率η分别从传统G-S的62.8%和98.0%改进到16.9%和98.6%,而且有效抑制了10～100 μm的频谱成分.结果表明,基于工艺的CPP设计方法能够较好满足现有工艺约束条件和物理需求.     

YCO／CeO2／LaAlO3夹层膜的界面研究

用俄歇电子能谱结合透射电子显微镜对磁控溅射法制备的ＹＢＣＯ／ＣｅＯ２／ＬａＡｌＯ３夹层膜中的元素在各层间的扩散行为进行了研究。结果表明，ＣｅＯ２作为一种缓冲层，能够阻挡住基底ＬａＡｌＯ３中元素向ＹＢＣＯ膜的扩散和ＹＢＣＯ膜中元素向基底的扩散，基本身向ＹＢＣＯ膜中的扩散也不多。ＴＥＭ的分析表明，ＣｅＯ２能保持完好的晶格结构，在其上能得到结构完整的高质量ＹＢＣＯ膜。     

高功率激光薄膜及相关检测技术

高阈值高消光比偏振膜元件，对整个大型激光器的能量输出以及系统结构设计极为关键，目前国内技术上仍然难以达到该要求，主要问题在于高阈值与高消光比两个指标难以同时获得，同时制备工艺很难稳定。用于ICF的高功率强激光系统的末端，一般采用三倍频光注入打靶，显然，三倍频薄膜元件的抗激光损伤能力，将直接制约激光系统的能量水平与打靶的效果。因此，建立三倍频损伤测量平台，以推动三倍频紫外激光薄膜与紫外元件的研究已经是当务之急。     

熔石英元件抛光表面的亚表面损伤研究

通过结合HF酸洗和微分干涉差显微成像对两组抛光元件的亚表面损伤进行直接观测和分析。结果显示微分干涉差显微成像相比于传统的明场成像具有更好的分辨率,可以更有效检测HF酸洗后暴露的各种浅塑性亚表面损伤。对两组抛光元件的亚表面损伤的对比分析发现熔石英元件在抛光中会产生大量的亚表面损伤,这些亚表面损伤绝大多数是浅塑性的划痕和坑,仅有少量的脆性断裂损伤,较大的抛光颗粒会产生更多更严重的亚表面损伤,并且这些亚表面损伤被表面沉积层所掩盖,表面粗糙度不能反映亚表面损伤的严重程度。