低温热解速率对低氟化学溶液法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)膜形貌及超导性能的影响（英文）

为了探讨低氟前驱液对应的低温热解过程的升温速率对超导膜YBa2Cu3O7-δ(YBCO)表面形貌和超导性能的影响,我们在不同的低温热解速率下(1,3,5,10,15,20℃/min)制备了一系列的超导膜.低氟前驱液中的氟含量比全氟前驱液中减少了大约50%.X光衍射(XRD)分析表明:采用低氟前驱液,在很大的升温速率窗口,都能容易地获得良好外延生长的YBCO超导薄膜.但是,过快的热解速率(如15、20℃/min),会导致超导膜表面的恶化,出现皱褶或裂纹.升温速率在1℃/min和10℃/min之间,自场下的临界电流密度(JC)能保持比较高的值.在当前实验条件下,考虑YBCO超导膜的综合性能,5℃/min是最合适的低温热解速率.采用低氟前驱液,在5℃/min,600nm的YBCO膜的低温热解时间可以缩短到50分钟,其样品织构良好、表面平整;在LaAlO3单晶上制备的200nm的YBCO膜可以获得JC为3.0MA/cm2左右(77K,自场).     

瞬态液相辅助的 YBa2Cu3O7-δ 超导薄膜快速成相及界面反应

高温超导涂层导体因其良好的强电强磁应用前景备受关注. 本文在无氟金属有机沉积(FF-MOD) 工艺中, 通过快速将低氧压气氛切换到高氧压(p O2 ) , 实现了 YBa2Cu3 O7 -δ (YBCO) 薄膜在 LaMnO3 (LMO)/IBADMgO/Y2 O3/Al2 O3/Hastelloy 衬底上的瞬态液相和高速外延生长. 研究了快速成相的氧分压和最高晶化温度的影响, 关注超导薄膜与种籽层之间的界面反应而产生的 BaMnO3 (BMO) 异质相, 对 BMO 的成核和生长机制进行了研究, 分析了 BMO 含量对 YBCO 薄膜织构与超导性能的影响. 结果表明低晶化温度、 低氧分压气氛能够有效抑制BMO 的形成, 而低含量 BMO、 强c 轴取向有利于获得高性能的 YBCO 薄膜.     

YBCO超导层的a轴晶生长研究

采用化学溶液沉积制备YBCO薄膜,研究了氧分压对YBCO超导层a轴晶生长的影响.研究发现氧分压是YBCO薄膜a轴晶形成的关键因素.当氧分压改变,YBCO生长模式由c轴生长转变为过渡到a(b)-c混合生长模式.低氧分压可以促进YBCO的c轴生长.高氧分压影响YBCO超导层的微观结构,促使YBCO的织构取向变差,最终导致YBCO超导层的性能降低.     

在Ag基带上用PLD法沉积YBCO超导薄膜的研究

Ag是目前唯一不需要隔离层的高温超导基带材料,而且研究表明,在YBCO中掺入适量的Ag,将有利于超导性能的改善和表面电阻的降低.本研究采用准分子激光法(PLD),在经不同表面处理的{110}<110>取向的双轴织构银基带上直接沉积了YBCO薄膜,得到了强双轴织构的超导膜,系统地研究了银基带中的孪晶、晶界等缺陷对YBCO超导微观组织的影响.     

TFA-MOD方法制备YBCO超导薄膜研究

采用TFA-MOD方法在LaAlO3(001)单晶基片上制备了性能良好的YBCO超导薄膜:临界电流密度(Jc)可达3MA/cm2(77K,0T),超导转变温度Tc≈90K,转变宽度ΔTc=0.5K,其一次涂层厚度达338nm.通过X射线衍射(XRD)分析表明YBCO具有纯c-轴取向、无a-轴取向的晶粒存在.ω扫描分析表明该YBCO薄膜具有很好的面外外延性,其摇摆曲线的半高宽(FWHM)为0.653°. 用SEM分析也表明膜的表面无裂纹存在,表面平整,没有a轴晶粒生长.     

在Ag基带上用PLD法沉积YBCO超导薄膜的研究

Ag是目前唯一不需要隔离层的高温超导基带材料，而且研究表明，在YBCO中掺入适量的Ag，将有利于超导性能的改善和表面电阻的降低．本研究采用准分子激光法（PLD），在经不同表面处理的{110}〈110〉取向的双轴织构银基带上直接沉积了YBCO薄膜，得到了强双轴织构的超导膜，系统地研究了银基带中的孪晶、晶界等缺陷对YBCO超导微观组织的影响．     

沉积温度对YBCO薄膜取向的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在SrTiO3(100)单晶衬底上制备YBCO薄膜,用X射线对薄膜的取向和织构进行表征,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行观察.实验主要研究了衬底温度对薄膜外延取向的影响,结果表明在770℃温度下制备的YBCO有较多的a轴晶粒生成,在800℃温度下制备的YBCO是纯的c轴取向,且平均面内φ扫描半高宽(FWHM)为1.2°,超导转变宽度(△Tc)为0.9K.     

插入二氧化铈薄膜提高MOD-YBa2Cu3O7-x厚膜超导性能的研究

YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)膜存在“厚度效应”: 随着厚度增加, YBCO薄膜的临界电流密度下降, 尤其是YBCO薄膜的厚度超过1 μm时, 它的临界电流密度急剧下降. 本文在YBCO薄膜之间引入极薄的二氧化铈(CeO₂)薄膜, 成功制备出结构为YBCO/YBCO/CeO₂/YBCO的超导厚膜. 所制备的厚度为2 μm的YBCO膜临界电流密度为1.36 MA/cm² (77 K, 自场), 其性能比相同厚度的纯YBCO膜有了较大幅度的提升. 研究表明CeO₂薄膜起到了传递织构、松弛应力的作用.     

低氟MOD法制备YBCO及其银掺杂效应

金属有机溶剂法(MOD)是制备高质量YBCO涂层导体的主要方法之一.银掺杂可以有效降低晶界的弱连接改善薄膜的表面形貌,提高涂层导体的超导性能.目前,主要以物理方法和块材为主。本文采用低氟MOD方法进行银掺杂,在哈氏合金缓冲层上制备了YBCO-Ag,首先研究了银对YBCO织构的影响,然后研究了银对YBCO成相温区的影响。实验结果表明银掺杂可以抑制a轴成核,YBCO-Ag在较宽的成相温区具有良好c轴织构,样品表面平整致密无裂纹.     

短时高温热处理工艺对YBCO超导薄膜结构和性能的影响

通过无氟高分子辅助金属有机物沉积法(PA-MOD)制备了YBCO超导薄膜,研究了785～845℃的不同短时高温热处理对YBCO薄膜双轴织构、表面形貌及超导性能的影响.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明,经800℃短时高温处理的YBCO薄膜具有良好的双轴织构和平整致密的表面形貌.物性测量(Quantum-DesignSQUID)的结果表明,该薄膜超导转变温度达到90K,77K自场下的临界电流密度(Jc)为2MA/cm2.     

熔融织构YBCO块材和Bi-2223/Ag带材磁光图像研究的评述

熔融织构YBCO块材表面的磁感应强度在空间的分布和随时间的变化可以用磁光图像观测.熔融织构YBCO块材的l临界电流密度成功地由饱和抗磁场确定.局域电流密度随时间变化的反常行为从不同磁通动力学模型随空间的时间的转换理解.Bi-2223/Ag带材超导芯中的片晶中的电流密度在67K可达1.5×105A/cm2.由剩余磁感应强度的分布和超声振荡后的碎片证实的超导芯中的网状弱超导区是限制Bi-2223/Ag带材临界电流密度的主要原因.     

改进型前驱液对化学溶液法制备YBCO薄膜的影响

传统全三氟乙酸前驱液对涂敷环境湿度、低温预分解过程中的升温速率和水汽分压等因素具有敏感性,采用改进型前驱液可以降低其敏感性,从而有利于涂层导体的连续制备.我们提出的改进型前驱液中,三氟乙酸钇、三氟乙酸钡和苯甲酸铜是前驱体,甲醇和丙酸的为溶剂.采用化学溶液法在铝酸镧单晶衬底上制备YBCO,低温分解阶段以1～5℃/min快速升温,可以获得低温后的前驱膜光滑完整,无裂纹.通过X衍射分析和扫描电镜分析了薄膜的织构和表面微结构,四引线法测试薄膜超导电性.采用改进型前驱液制备的薄膜超导转变温度(Tc)为90K,在77K、自场下临界电流密度(Jc)为1MA/cm2.     

电子束蒸发制备YBCO超导薄膜研究

采用电子束沉积制备YBCO超导薄膜,研究了760℃—840℃的不同退火温度下高温热处理对YBCO薄膜双轴织构、表面形貌及超导性能的影响。超导临界电流密度测试、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明,退火温度在在800℃时,YBCO薄膜具有良好的织构和平整致密的表面形貌,在77K自场下的临界电流密度J可达4.2×106/cm2。     

NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块体材料

本研究采用液相外延生长(Liquid phase epitaxy,简称LPE)的NdBa2Cu3O7-δ(NdBCO)高温超导厚膜作籽晶,通过冷籽晶熔融织构的方法生长YBa2Cu3O7-δ(YBCO)块体材料.与通常使用的籽晶相比,NdBCO厚膜籽晶具有如下优点:相对于非超导材料籽晶(MgO 等),NdBCO具有和YBCO相似的晶体结构和晶格常数,并对体系不会造成污染;与单晶体及熔融织构获得的籽晶相比,LPE获得的大尺寸NdBCO厚膜,有可能得到大单畴结构的YBCO块体材料;与NdBCO薄膜籽晶相比,NdBCO厚膜具有更高的结晶性能.本文讨论NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块材过程中籽晶的影响及其热力学稳定性等问题.     

YBa2 Cu3 O7-δ/SrNb0.01 Ti0.99 O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术,在n型SrNb0.01Ti0.99O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜,制备出YBCO/SNTO p-n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜,且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p-n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性.     

YBa2Cu3O7－δ/SrNb0.01Ti0.99O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术，在n型SrNb001Ti099O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜，制备出YBCO/SNTO p n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜，且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性. 关键词： YBa2Cu3O7-δ SrNb001Ti099O3 p n结     

湿度对YBCO薄膜微观结构和超导性能的影响

文中采用无氟高分子辅助金属有机物沉积法( PA - MOD)在不同湿度条件下在LaAlO3单晶基底上制备了一系列YBCO超导薄膜.X射线衍射、扫描电镜和物性测量的结果表明,在成相热处理过程中气氛湿度对YBCO薄膜的结构和超导性能的有明显影响.干燥气氛成相的YBCO薄膜织构较好,表面较平整、致密,超导性能也较高,其临界超...     

喷雾沉积热分解法在SrTiO3和织构的Ag基底上制备YBa2Cu3O7-x涂层超导膜

本文研究了用喷雾沉积热分解法在(110)Ag单晶、{110}<011>Ag带、(100)SrTiO3三种不同的基底上制备YBa2Cu3O7-x涂层超导薄膜.通过对溶液成份,载气流量,沉积温度,退火时间等条件的系统研究,我们发现上述参数与薄膜的成份,表面形貌,织构以及超导性能有密切的关系.在Ag单晶基底上所获的YBCO薄膜具有很强的平面双轴织构,起始转变温度达到了90K,Jc值超过了104A/cm2(77K,0T);改进试验装置后,以织构Ag为基底,制备出了15cm长的YBCO超导带材,Jc值达到了104A/cm2(77K,0T).同时,我们发现温度梯度在热分解区间内对薄膜的形成起到了重要的作用.随后我们又在喷雾加热系统中附加一个金属加热圆筒,以改善加热区间的温度梯度,薄膜的性能得到了明显的提高.在(100)SrTiO3上的YBa2Cu3O7-x薄膜,(102)极图的FWHM值达到了0.70°,薄膜的起始超导转变温度为91K(ΔTc=1.5K),Jc值接近105A/cm2.     

金属有机溶剂法Y1Ba2Cu3O7-δ超导薄膜的Ce掺杂效应

通过三氟乙酸盐-金属有机物沉积方法（TFA-MOD）研究了Ce掺杂对钇钡铜氧（YBCO）超导薄膜性能的影响.观察到10 mol%Ce掺杂使YBCO超导薄膜的c轴取相降低,出现明显的a轴晶粒,薄膜表面变得粗糙.尽管超导临界温度稍有减小,其超导临界电流密度（Jc）在高磁场下性能获得了有效提高,当外磁场强度达到2T时,超导薄...     

金属有机物化学气相法制备YBCO超导薄膜研究

运用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD),在LaAlO3(LAO)单晶上沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导薄膜。通过使用优化的进液装置,使金属有机源连续、稳定地输送至蒸发皿进行闪蒸。通过优化总气压、氧分压等生长条件,获得高质量的YBCO薄膜。在固定的温度条件下,调节反应总气压和氧分压,在总压为380Pa,氧分压为180Pa获得YBCO薄膜临界电流密度Jc=0.6MA/cm2。随着氧分压增大,YBCO薄膜产生a轴取向,(005)峰向左偏移,且薄膜中的Cu/Ba由1.0变化至1.63。在Cu/Ba=1.48时,YBCO薄膜结构与性能较优。