Bi-2212单晶各向异性电阻率的研究

测量了从欠掺杂区域到过掺杂区域变化的一系列Ｂｉ２２１２单晶样品ａｂ平面内和ｃ方向电阻率ρａｂ．ρｃ随温度Ｔ的变化关系．按照几种不同模型分析了测量数据．比较两块处于过掺杂区域的Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（单晶和Ｂｉ２－ｘＰｂｘＳｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（单晶，发现尽管平面内电阻率ρａｂ与温度Ｔ依赖行为类似，且Ｔｃ值基本相同，但ｃ方向电阻率ρｃ与温度Ｔ的行为差别很大．这种氧空缺和离子取代的无序效应所造成ｃ方向电阻率ρｃ不同温度行为表明：无序的阻挡层（ｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒ）对于ｃ方向电阻率ρｃ有重要影响     

超薄单晶基底本征约瑟夫逊结的制备

为了加强本征约瑟夫逊结(简称本征结)与高频电磁波信号的耦合,我们通过平面工艺手段获得了厚度小于伦敦穿透深度的超薄单晶基底,其厚度小于150nm.并在此基底上利用传统的mesa结构制备工艺制备了本征结.所制备的本征结超导性能没有发生明显的退化,与常规本征结的特性基本一致.     

本征Josephson结的表面结的特性研究

在用Bi2Sr2CaCu2O8 δ(BSCCO)单晶制备本征结时,最上面的Cu-O层由于受到所沉积的金属层的影响,其超导性能将发生退化,从而使得表面上两个邻近的Cu-O层形成的表面结具有不同于内部本征结的性质.我们对表面结的I～V、Ic'～T、R～T等电运输特性进行了分析和研究,发现表面结的临界温度Tc通常都比较低,而且临界电流随温度的变化关系也不同于正常本征结.并且利用旁路电阻的方法,成功观察到了被旁路后表面结的ac Josephson效应.     

Bi2212单晶本征钉扎的不可逆线

通过输运测量得到了磁场垂直于晶体c轴时Bi2212单晶的不可逆线,发现在2 T附近发生变化趋势的改变,表明Josephson涡旋物质在此处可能存在相变或渡越行为.采用涡旋弯折扩展模型,分别讨论了低场/高温和高场/低温区域的不可逆线的表达式,并采用这些表达式很好拟合了实验得到的对应区域的不可逆线.     

Bi-2212线材的制备技术

Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)是唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料。基于其优异的工程临界电流密度和简单成材技术,Bi-2212线材已经成功应用于多种高场磁体。文章简述了Bi-2212线材的粉末套管技术中前驱粉、加工和高压热处理的研究进展,介绍了国内外线材最新性能和应用进展,并分析了高性能线材制备的关键问题。     

本征Josephson单结的电流-电压特性

采用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术成功地在Bi-2212单晶表面制备出台阶型本征Josephson单个结,并在5～65K范围内用四引线法测量了该结零场下的I～V特征曲线.结果表明,临界电流几乎保持不变,但返回电流随温度增加而增大;与此同时,Mccumber参数βc随着温度增加而减小.临界温度附近,跳跃电压ΔV明显偏离BCS理论.     

本征Josephson单结的电流-电压特性

采用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术成功地在Bi-2212单晶表面制备出台阶型本征Josephson单个结，并在5-65K范围内用四引线法测量了该结零场下的Ⅰ～Ⅴ特征曲线．结果表明，临界电流几乎保持不变，但返回电流随温度增加而增大；与此同时，Mccumber参数βc随着温度增加而减小．临界温度附近，跳跃电压△V明显偏离BCS理论．     

Bi-2212超导圆筒初始粉制备

为了提高应用于感应屏蔽型限流器的超导圆筒性能,也为了了解初始粉对部分熔融工艺参数,最终块材性能以及微观结构的影响.本文采用不同的初始粉制备工艺制备了Bi-2212初始粉,分析了初始粉的物相组成,碳含量,并应用部分熔融工艺烧制成超导块材.用扫描电镜观察了最终超导块材中的相和微观结构.标准的四引线法测得77K下自场的临界电流密度可超过1,000A/cm2.超导圆筒的临界电流达到200A.     

Bi-2212/Ag-Mn多芯线材的制备

Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)线材具有优异的低温高场性能,线材的各向同性为磁体绕制提供方便,使其成为超高磁场磁体内插线圈的首选材料.本研究采用PIT技术与部分熔化工艺相结合的工艺制备Bi-2212/AgMn线材,系统研究熔化温度、降温速率以及低温保温时间后处理气氛等参数对线材相成分、微观结构及超导电性的影响,最终制备出临界电流密度Jc达到14.7kA/cm2(77K,self)的Bi-2212多芯线材.     

Josephson结的非线性特性研究

采用线性稳定性分析方法,对Josephson结RSJ模型和RCSJ模型的等效电路进行非线性特性研究,并给出了I-V特性曲线,观察到滞回现象。     

基于高温超导单晶材料的大尺寸约瑟夫森本征结制备工艺研究

基于高温超导单晶材料Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)的约瑟夫森(Josephson)本征结器件制备工艺,成功制备出形貌整齐、特性良好、一致性高的大尺寸太赫兹辐射源本征结器件.从工艺的各个步骤出发,总结了要点,并对原有工艺做出改进.通过扫描电子显微镜观察刻蚀形貌,总结了光刻最佳后烘温度条件,提出了一套重复性好、成功率高的工艺方法.     

高温超导本征结的制备工艺和特性

自从本征Josephson效应发现以来,由于其涉及到高温超导材料和结构、Josephson结动力学、高频应用等多个领域,本征结的研究一直是国际上研究的热点之一.我们采用低能离子刻蚀,实现了每分钟和单结本征结厚度相当的刻蚀速率,由BSCCO单晶成功的实现了含有单个或少数几个结的本征Josephson结的制备,并用四端子方法测量其低温下的I-V,Ic-T特性.通过反复实验研究,提高本征结制备的成功率及可重复性,完善制备工艺,并进一步探讨本征结的特性.     

可控数目本征结的制备

基于传统的mesa结构制备工艺 ,我们通过精确控制实验参数的手段 ,在Bi2 Sr2 CaCu2 O8+x单晶上实现了仅含有少数几个结的本征结的制备工艺 ,结的临界电流具有很好的一致性 .结的数目最少达到 2个 (包括表面结) ;结数目控制误差为±1个 .     

Tl-2212本征约瑟夫森结型负阻器件及负阻放大器

我们利用Tl-2212超导薄膜制作出了的本征约瑟夫森结型负阻器件.对于4 μm长3 μm宽的微桥型负阻器件,峰值电压为0.09V,峰值电流为1.44mA,谷值电压为0.75V,谷值电流为1.05mA,线性区间内负阻阻值约为-1400Ω.利用这种器件,制作了简单的负阻并联式电流放大器.实验证明它确实对信号具有电流放大作用,放大倍数可以通过改变负载电阻的大小来改变.     

Tl-2212本征约瑟夫森结型负阻器件及负阻放大器

我们利用Tl—2212超导薄膜制作出了的本征约瑟夫森结型负阻器件．对于4μm长3μm宽的微桥型负阻器件，峰值电压为0．09V，峰值电流为1．44mA．谷值电压为0．75V，谷值电流为1．05mA，线性区间内负阻阻值约为-1400Ω利用这种器件．制作了简单的负阻并联式电流放大器．实验证明它确实对信号具有电流放大作用，放大倍数可以通过改变负载电阻的大小来改变．     

利用真空退火的界面工程处理方法制备边缘结

本文采用真空退火的界面工程处理的方法，成功地制备了高温超导边缘结，并在8mm微波辐照下得到了Shapiro台阶。测量结果表明，该结的特性基本符合RSJ模型。     

约瑟夫逊隧道结的制造工艺及其四端子电阻的研究

一、引言 为了得到性能良好的约瑟夫逊铅隧道结,两层铅膜间的氧化层必须均匀、致密,厚度约为10—20埃,其间没有大面积漏洞,也不允许夹杂着氧化铅以外的大颗粒杂质。但是直接观测这一势垒层的状态和铅、氧离子的扩散活动是很困难的,因而广泛采用的判据是反映了氧化层状态的宏观隧道电阻R_T。大量的实验表明,对于性能良好的结,R_T应为数毫欧到数百毫欧。在结的储存过程中,伴随着铅膜与氧化层内原子与离子的扩散,结