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.     

用电子束蒸发制作Nb超导薄膜和Nb隧道结

本文报道了在10~(-5)—10~(-6)托的高真空下用电子束蒸发制作高质量的Nb超导薄膜的实验结果,Nb膜的临界温度T_c可以达到9.2K,接近大块纯Nb的T_c值(～9.3K)。研究了薄膜厚度、蒸发速率、衬底温度和真空度等淀积条件对Nb膜T_c的影响。用X射线衍射、电子显微和表面分析等方法分析了Nb膜的成分和结构。 用热氧化、直流辉光放电氧化和射频氧化等方法制成了Nb-NbO_x-Pb隧道结,通过表面分析研究了氧化位垒层的成分。对Nb隧道结的稳定性作了初步考察,40个串联结经过61次室温-4.2K之间的热循环和在室温下保存200天以上,结的I-V特性没有显著变化。     

悬浮熔炼制取A-15结构Nb_3Si

许多A-15相材料是重要的实用超导材料。由于超导转变温度是材料性能的重要指标,因此人们较注重研究如何提高A-15相材料的临界温度。有许多作者预言A-15相Nb_3Si的Tc可高达25—35K,有的作者也指出在高压下可以合成A-15相Nb_3Si。 但是多年来一直未能获得A-15相Nb_3Si,原因是Nb和Si的原子半径比r_Nb/rsi不满足A-15相的稳定条件。只是近年来才用电子束蒸发淀积,射频溅射,化学气相淀积法合成亚稳相A-15结构Nb_3Si,但Tc均不高,约为7—9K。有人报道用爆炸法     

多层膜外退火方法制备MgB2超导薄膜

报道了利用电子束蒸发的Mg/B多层膜作为前驱体,然后退火制备MgB2薄膜的工作.实验中发现,采用翻转膜面的退火处理方式可以有效地避免降温过程中Mg蒸气在薄膜表面形成的颗粒凝结,由此稳定地实现了面积为10 mm×10mm,均匀、平整的超导薄膜的制备,Tc达35 K,转变宽度为0.8 K,在5 μm×5 μm的区域内薄膜的平均粗糙度小于10 nm.为了便于后续器件制作过程中的微加工工艺,研究了膜厚小于1000 (A)时薄膜的成相规律,发现当样品厚度减薄后,Te会有明显降低.通过调整前驱薄膜中的不同分层厚度,仍可实现转变温度达30 K以上、厚度约600 (A)的MgB2薄膜,在20 K时的临界电流密度为2.4×106 A/cm2.     

块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数

测量了块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5在退火前后其电阻值随温度的变化,测量的温度范围为1.5-300K.样品在退火前后都发现有超导现象.零磁场下其超导转变温度Tc分别为1.84和3.76K.在5-300K温度范围内,原始样品具有负的电阻温度系数.如果取Zr,Ti,Cu,Ni及Be分别贡献出1.5,1.5,0.5,0.5及两个传导电子,则可以用扩展的Faber-Ziman理论去解释原始样品的负电阻温度系数.还对块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5在温度范围5-300K之间的R(T)曲线用一个多项式进行了拟合.     

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.     

利用电子束蒸发制备铝隧道结工艺研究

采用电子束蒸发的方法在Si片上制备超导铝(Al)薄膜。利用X射线衍射和直流四电极电阻法分别测试了厚度从100埃到5000埃的Al薄膜物向组成,超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)。当Al薄膜厚度大于500埃时,超导转变温度Tc=1.2K。电子束蒸发制备的Al薄膜性能良好,具有较高的结晶质量,为制备Al超导隧道结奠定了良好基础。对小面积的Al超导隧道结工艺进行了研究,该超导隧道结两层的超导体材料为Al薄膜,中间势垒层材料为Al2O3。其中Al薄膜利用电子束蒸发制备,势垒层通过直接氧化Al薄膜表面实现,该工艺和采用直接蒸发氧化物薄膜工艺相比不仅简单而且能有效防止势垒层不连续造成的弱连接。     

Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O(F)超导薄膜

本文介绍用电阻加热、单源混合分层蒸镀的方法制备掺 Pb 的 Bi-Sr-Ca-Cu-O(F)薄膜.我们用钼舟作加热源,用称量法控制膜的组份,采用金属 Bi、Pb、Cu 以及晶体 SrF_2和CaF_2 作原材料,把它们混合放入钼舟内加热蒸发.衬底为单晶 MgO(100).在热处理过程中通入湿氧和干氧,烧结温度850℃,获得了起始转变温度116K,零电阻温度103K 的超导薄膜.     

采用扩散法制备高临界电流密度的MgB2块材研究

采用一种新的Mg扩散方法,在常压下成功制备出致密的MgB2超导块材,样品密度最高达1.95 g/cm3,并得到了最佳的热处理条件.采用X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)和超导量子干涉仪(MPMS)分别对样品的物相,微观结构和超导性能进行了表征.结果表明:纯的MgB2在5×10-3 T的外场下,起始超导转变温度(Tc)为38.1 K,转变宽度仅0.9 K;10 K自场下临界电流密度(Jc)值达0.53 MA/cm2.此外,纳米Pr6O11或C掺杂能显著改善MgB2的实用化性能,其中15at.%C掺杂的MgB2(MgB1.85C0.15)在10 K,6 T下,Jc高达104 A/cm2.     

预处理柠檬酸对MgB2块材掺杂的影响

本文介绍了预处理柠檬酸(C6H8O7)掺杂对MgB2超导体的影响.通过该实验我们将柠檬酸中的一部分氧元素除去,降低了样品中MgO的含量,从而有效减轻了杂质相对超导转变温度(Tc)的抑制.另外,还发现样品的临界电流密度(Jc)在处理温度为200℃时达到最优值.在10K,4T条件下,200℃预处理的样品的Jc达到1.4×1...     

一种制备A15化合物超导材料的新方法——微细多芯Nb/Cu挤压复合管富Sn中心扩散法

研究“微细多芯Nb/Cu挤压复合管富Sn中心扩散法”制备Nb_3Sn化合物超导材料,经700℃/24h反应扩散,样品的临界全电流密度Jc(4.2k,6.0T)=3.2×10~5A/cm~2,临界转变温度Tc=17.53k.     

氧含量对Tl-1212薄膜超导特性的影响

通过在氩气中的低温热处理降低氧含量 ,可使富氧的Tl 12 12薄膜的超导电性明显得到提高 .富氧的Tl 12 12薄膜是在氧气中高温下生成的 ,超导转变温度Tc 一般为 80～ 90K .去氧处理后 ,当氧含量为最佳值时 ,Tc 可以升高到 10 0K ;临界电流密度Jc 也有显著提高 ,77K温度下Jc 最高可以达到 1.8× 10 6A/cm2 .伴随Tc 和Jc 的提高 ,薄膜的晶格常数和表面形貌也有相应变化 .     

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.     

氢气流量对混合物理化学气相沉积法制备MgB_2超薄膜的影响

用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition简称为HPCVD)制备了MgB2超薄膜.在背景气体压强、B2H6的流量和成膜时间等条件一定的情况下,当氢气的流量从200到400sccm范围内变化时,观察了其对成膜的影响.结果显示,随氢气流量增大,膜表面粗糙度增大,同时膜面的连接性变好,伴随着样品的超导转变温度得到提高.对于平均厚度是10nm和15nm的样品,氢气流量分别是200sccm和300sccm时,Tc分别是26K和33K与28K和37K.     

电子束蒸发在Si衬底上制备MgB2超导薄膜

利用电子束蒸发法在 Si(111)衬底上制备了 Mg B2 超导薄膜。首先在衬底上按照 1∶ 2的原子比交替蒸发 Mg和 B,所形成的夹层先驱膜在 15 0 Pa99.99% Ar气氛下进行原位热处理 6 30℃× 30 m in。实验发现超导薄膜在正常态下无半导体电阻特性 ,超导起始转变温度为 2 4 .7K,零电阻温度为 16 .5 K。     

掺Pb的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体及非晶体的Raman光谱

本文研究了Bi2Sr2CaCu2O8单晶(Tc=85K)、Bi2-xPbxSr2Ca2Cu3Oy单相(Tc=107K)和Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O非晶体室温下20-720cm-1的Raman光谱.通过谱图的比较,我们认为456-466、631-650cm-1是高Tc氧化物的特征谱,它们与Cu-O链及Cu-O面上的强电子-声子耦合有关;掺Pb导致Bi(Pb)-O双层之间氧的分布改变,增强了Bi(Pb)-O双层之间的耦合,从而有助于提高超导转变温度Tc.     

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.     

高T_cNb-Ge超导膜的制备及分析

用直流吸气溅射法获得了Tc1)起始等于23K的Nb-Ge膜.对样品进行了分析,初步总结了高Tc-A15Nb3Ge的成相规律,对与Tc密切相关的因素进行了讨论. 引 言 很多A15型化合物具有超导电性且其超导转变温度Tc很高.1973年,Gavaler首次用直流低电压,高Ar气压力溅射法获得Tc起始温度为 22K的     

NdBa2Cu3O7-δ/YBa2Cu3O7-δ多层膜体系的外延结构和磁通钉扎的研究

采用脉冲激光沉积技术.在单晶SrTiO3基底上外延生长了一系列名义结构为p×(NdBa2Cu3O7-δ(m)/YBazCu3O7-δ(n))的多层膜和准多层膜(单元层NdBa2Cu3O7-δ较厚而YBa2Cu3O7-δ呈非连贯的岛状分布,m,n为激光脉冲数,p为重复周期).样品的超导转变温度在87-91 K范围,具体大小取决于不同的调制结构,多层膜的重复周期越大,层状界面越多,超导转变温度就越低.磁传输测量表明,准多层的样品不仅具有较高的超导转变温度,而且具有较强的磁通钉扎性能,77 K零场下的临界电流密度高达4×106 A/cm2,显示出良好的应用前景.     

高压下A15结构Nb_3Si合成条件的估计

目前,在新的超导材料的研究中,A15结构(A_3B型)化合物引起了广泛的兴趣,尤其是Nb族的A15结构超导材料都有很高的超导转变温度Tc,例如Nb_3Sn(18.3K),Nb_3(Al_(0.75) Ge_(0.25))(21.3K),而Nb_3Ge达到23K。 经验表明,在A15结构的超导体中,对同一的A原子,Tc一般随B原子质量下降而增加。例如: