GMI/超导复合磁强计的超导磁通变换器设计和研究

介绍了一种基于高温超导薄膜材料的具有微弱磁场放大能力的超导磁通变换器。该磁通变换器是本课题组提出的超高精度GMI/超导复合磁强计的核心部件。其基本结构是一个带有轭形微桥结构的闭合超导环,超导环的微桥部分只有几十微米宽,此种高质量的微桥结构是通过半导体光刻精密微加工技术获得的。其较大的超导环面积可以增大磁通汇集区域,提高磁场分辨率;狭窄的微桥结构形成磁场增强的区域,是低场磁敏感器件的工作区域。对此种超导磁通变换器的磁通放大能力进行了分析,并通过仿真对不同尺寸的超导环磁场放大倍数进行了计算。理论计算的结果在磁光成像实验中获得了初步的验证,为复合传感器的实现和优化设计奠定了技术基础。     

用N2-H2等离子体氮化GaAs衬底对ECR-PEMOCVD生长立方GaN的影响

我们研究了采用电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积(ECR-PEMOCVE)技术在GaAs(001)衬底上外延生长立方GaN的过程中衬底氮化条件对外延膜生长的影响.发现氮化时在氮等离子体中加入氢等离子体对于立方GaN薄膜生长具有显著影响.和氮化过程中不加入氢等离子体相比,氮化过程中加入氢等离子体生长出的外延膜其X射线衍射(XRD)半高宽(FWHM)可以最高降低40%以上.原子力显微镜(AFM)观察表明:在N2-H2混合等离子中氮化过的衬底上外延的缓冲层表面变得更为平滑,晶粒也变得粗大.最后,我们提出了一个化学模型对上述结果进行了分析和解释..     

超导体电输运及交流磁化率双模式测量系统研制

介绍了一种基于小型制冷机的超导转变温度电输运和交流磁化率双模式单腔测量装置。该装置包括电输运法测量和交流磁化率法测量两部分,分别实现对高温超导薄膜样品的超导转变温度的测量。电输运法测量部分利用四点法测量原理对超导薄膜的电阻进行测量,获取电阻随温度变化的曲线;同时利用电流换向法消除热电势带来的测量误差,以进一步提高测量的精度。交流磁化率法测量部分利用的是电磁感应原理和超导磁效应。该部分包含有初级线圈和次级线圈,超导样品放置于两线圈之间。初级线圈用于产生交变激励磁场,次级线圈的输出信号反应了超导样品磁化率的变化,其输出信号由锁相放大器获取。测量过程中使用计算机自动记录测量数据。     

在小型制冷机中测量薄片交流磁化率以决定超导转变温度的装置

本文介绍了一种利用电磁感应原理和超导磁效应,在小型制冷机中测量超导体转变温度的装置.本装置包括密闭的真空室、压缩制冷机、真空泵、真空计、锁相放大器、温控仪、计算机、线圈绕组.其中,线圈绕组置于真空室内,由初级线圈和次级线圈组成,初级线圈和次级线圈分别绕制在两个线圈骨架上;被测超导薄片材料放置于初级线圈和次级线圈之间;压缩制冷机用来为超导材料制冷;真空泵用来对真空室抽真空;温控仪用来测量和控制真空室内的温度;锁相放大器为初级线圈提供交流电压信号,并测量次级线圈的电信号以得到交流磁化率值;计算机记录温控仪测得的温度数据和锁相放大器测得的次级线圈的电压信号,并显示锁相放大器测得的次级线圈的电压信号随温度变化的曲线.实验证明该装置可以通过测量超导体交流磁化率的变化测得超导转变温度,具有自动化测量及测试成本低等特点.     

化学溶液法制备Bi-2212超导厚膜及表征

在柔性衬底上制备的Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2O8+x)超导厚膜在高场低温下有高的临界电流密度、可塑性好、易加工成材等特点,因而有广阔的应用前景.所以制备低成本、高性能的Bi-2212厚膜技术已经成为此类高温超导材料实用化的关键.本文系统的研究了采用Bi系超导粉前驱化学溶液的方法进行Bi-2212超导厚膜的制备和表征.对制备超导厚膜过程中的关键步骤做了系统的研究,主要包括局部熔融烧结温度、固相烧结温度、匀胶机最高转速、涂层的厚度等对超导转变温度和转变宽度的影响.我们得出最佳的烧结温度和固相温度分别是888℃、845℃,并发现随着匀胶机转速和涂层厚度的增加,超导膜的转变温度逐步提高,当最高转速为4000r/min,涂层厚度设定为七层,制备出的超导膜R～T曲线的第二个相转变点消失了.制备出的超导膜的转变温度在90K左右.与此同时还进行了XRD、SEM测试表征.最终可以得到均匀平整无裂纹的高质量Bi-2212超导厚膜.     

钛酸锶衬底表面改性对YBCO高温超导薄膜性能的影响北大核心CSCD

YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)高温超导材料在高温高场中具有比较高的临界电流密度,因此具有较好的应用前景.通过研究YBCO高温超导薄膜,以提高它的载流能力和超导性能是市场应用的迫切需要.文中所研究的钛酸锶(SrTiO_3)衬底,作为一种钙钛矿结构,不仅具有良好的化学和热稳定性,而且与YBCO高温超导薄膜具有较小的晶格失配度.通过酸腐蚀法和无酸腐蚀处理钛酸锶SrTiO_3(100)(STO)衬底,运用原子力显微镜观察了两种衬底处理方法对钛酸锶衬底表面结构的影响.并在其上用三氟乙酸盐金属有机沉积法(TFA-MOD)制备出临界密度达到约2.50~3.00 MA/cm^2的YBCO高温超导薄膜.通过四引线法表征YBCO高温超导薄膜的Tc达到了均约93K.通过扫描电子显微镜(SEM)分析了衬底处理技术的不同对其表层生长的YBCO高温超导薄膜形貌的影响.通过X射线衍射仪(XRD)固定方位角法表征了不同的衬底处理技术对薄膜内的残余应力的影响.     

基于小型低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置

高温超导材料的超导转变温度是判断超导材料性能优劣的一个重要指标,而超导材料转变温度的测量一般采用输运方法进行电阻随温度变化来确定.本文介绍一种新近研制的基于低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置,能有效的将样品温度从室温连续均匀的降至35K,通过Lab VIEW编写的数据采集系统人机界面,采用电流换向技术消除热电势,可以准确测量出超导材料的超导转变温度.经实验验证,该测量装置测量精确和重复性良好,可作为有效判定高温超导材料性能优劣的一种手段.     

高温超导转变温度电输运测量的影响因素研究

介绍了一种基于小型制冷机的高温超导转变温度测量装置,并且探究了在这套装置基础上进行实验所需要的测试条件。实验包括三项内容:(1)比较了电流换向法、三点Delta法以及偏置欧姆法三种消除热电势的方法,并最终决定采用适合本装置的电流换向法进行测量;(2)对通入样品的测试电流大小对测试的影响进行了研究,进而确定了进行高温超导材料转变温度测试时所通入电流的范围;(3)对钇系和铊系两种高温铜氧化物超导体进行反复测量,确定最大重复性误差小于0.4K。     

李萨如图形法测量软磁材料磁导率

提出了李萨如图形的一个新应用——测量软磁材料磁导率.实验系统由示波器和信号发生器构成,以安培环路定理及法拉第电磁感应定律为理论基础,利用李萨如图形实现了软磁材料磁导率的测量.实验结果给出了在材料未达到饱和磁化的情况下,不同励磁频率下的磁导率测量结果.     

一种高温超导薄膜临界电流密度感应法无损测量装置

临界电流密度(Jc)是超导薄膜、块材、带材等材料的基本性能参数,决定了超导器件及设备的性能和稳定性,简易、准确的无损Jc测量方法对超导材料特性研究及超导器件的性能保障具有重要意义。本文介绍一种基于三次谐波测量的高温超导薄膜局部临界电流密度测量方法和测量装置。研究显示,在一定幅值的初级线圈交流磁场激励下,Ⅱ型超导体会产生非线性响应,通过分析次级线圈中三次谐波分量的幅值变化,可以推算超导体的局部临界电流密度。我们搭建了一套基于此原理、适用于液氮条件的测量装置。通过对比实验,对测量的准确性进行了验证,尤其针对微弱的微纳伏量级被测信号,采取了必要的噪声抑制措施,并通过对测量数据的校正,提高了测量的准确度。实验研究显示,基于三次谐波测量的方法对于超导薄膜的临界电流密度的测量准确度较高,进行误差修正后,测量装置的误差小于10%。超导薄膜感应法测量装置的搭建十分方便,而且应用灵活,对于大面积超导薄膜的临界电流密度分布测量具有十分显著的优势。