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.     

预处理气氛对电子束蒸发制备YBCO薄膜性能和结构的影响

采用先电子束沉积后退火的两步法制备YBCO超导薄膜;根据薄膜的超导临界电流密度、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果,研究了不同预处理气氛对YBCO薄膜结构、表面形貌及超导性能的影响。     

超导薄膜螺旋生长结构对临界电流密度的影响

本文用扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜观察了不同实验条件一利用激光沉积技术制备的ＹＢｑａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ超导薄膜的微观结构，并分析了薄膜细胞与超导电性的关系。螺旋生长结构能减少薄膜中的弱连结和在薄膜中形成磁通钉扎中心，因此使超导薄膜的临界电流密度比同类超导体材大得多。     

外延温度对YBCO薄膜结构与性能的影响

采用化学溶液沉积法(CSD),在758℃到772℃不同温度下制备了一系列YBa2Cu3Ox(YBCO)薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜观察和物性测量,研究了外延温度对其结构与性能的影响。研究结果表明,在760℃及770℃附近存在两个适合YBCO薄膜外延生长的温度区间,在这两个温区生长制备的YBCO薄膜具有良好的超导性能。760℃和770℃附近制备的样品的临界超导转变温度Tc分别为90K和89K,说明760℃附近的较低温区更适合YBCO薄膜的外延生长。760℃附近生长的薄膜在77K自场下的临界电流密度Jc可达到3MA/cm2。文中进一步对存在两个外延温区间的现象进行了讨论,其机制可能来源于自发形核与诱导外延生长之间的相互竞争。     

微量Ni~(2+)掺杂MOD-YBCO薄膜性能的研究

采用无氟高分子辅助金属有机物沉积法(PA-MOD)在La Al O3(LAO)单晶衬底上制备了一系列YBa2Cu3-xNixO7-z(x=0、0.0005、0.001、0.0015、0.002)超导薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及综合物性测量系统(PPMS)分别研究了微量Ni2+掺杂YBCO薄膜的晶体结构、表面形貌及超导性能。结果表明,微量Ni2+掺杂明显提高YBCO薄膜在外加磁场下的临界电流密度,说明微量Ni2+掺杂增强了YBCO薄膜的磁通钉扎性能。     

H 离子辐照对 NbN 薄膜的微观结构和超导性能影响

氮化铌(NbN) 低温超导薄膜是用于制作超导器件的典型材料. 基于 NbN 超导薄膜的超导纳米线单光子探测器(SNSPD) 在量子通信、 暗物质探测、 激光测距等领域都有着广泛应用. 本工作借助中国科学院兰州近代物理所320 kV 低能重离子综合研究平台采用300-keV H1 + 离子对7 nm 厚度的低温超导材料 NbN 超薄膜进行了离子辐照, 得到了辐照前后超导转变温度Tc 及超导能隙 Δ(0) 、 费米面附近电子态密度 N0 等其他材料参数的变化, 为借助离子辐照手段改善 NbN SNSPD 性能提供了实验参考.     

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.     

YBCO超导薄膜的等离子体氟化研究

本文利用ＣＦ４气体，对ＹＢＣＯ薄膜表面进行可控的ｒｆ等离子体氟化处理，ＡＦＭ与ＸＰＳ的分析结果表明：适当的氟化所起的作用主要为化学反应作用。氟化可造成Ｙ（３ｄ）与Ｏ（１ｓ）诸元素的本征峰相对强度减少，甚至消失；对Ｂａ（３ｄ），Ｂａ（４ｄ）和其它元素也有影响。本文的研究为利用等离子体氟化ＹＢＣＯ膜形成弱化势垒层提供了初步结果。     

关于YBCO薄膜过热现象的研究

在用YBa₂Cu₃O_z(YBCO)种膜液相外延生长Nd_1+xBa_2-xCuO_z(NdBCO)厚膜的过程中，YBCO晶体在高于熔点的温度下保持不熔化并且起到了外延种子的作用.采用高温金相显微镜,我们实时观察YBCO薄膜的熔化过程，发现了超导氧化物薄膜的过热现象，并且结合XRD极图的分析和Ba-Cu-O熔体的不润湿性现象合理解释了YBCO形成过热的机制.另外，通过对具有不同微观结构的YBCO薄膜熔化行为的横向比较，研究YBCO薄膜品质对于其过热度的影响，并用半共格界面能理论很好地解释了AFM和XRD分析及实时观察熔化过程的实验结果. 关键词： 过热 YBCO薄膜 熔化形核     

Enhanced flux-pinning in fluorine-free MOD YBCO films by chemical doping

YBCO films without and with dilute cobalt and zinc doping were prepared on (0 0 l) LaAlO₃ substrate by non-fluorine metal organic deposition method. Effects of dilute cobalt and zinc doping on biaxial texture, microstructure and flux-pinning properties of YBCO films were investigated. The surface density and smoothness of the doped YBCO films have been distinctly improved compared with that of the pure film. Dilute cobalt- and zinc-doped YBCO films exhibit significantly enhanced J_c values in the magnetic field. The best result is achieved in the cobalt-doped YBCO film. At 77 K, J_c values of cobalt-doped film are 1.7 and 5.4 times higher than that of pure film in 0.5 T and 1.5 T, respectively. These results strongly suggest that dilute cobalt and zinc doping is a promising way to increase the current carrying capability of YBCO films.     

YBCO/聚丙烯腈杂化膜及其超导性研究

报告了一种简单制备不依赖于基底结构的柔性YBCO/聚丙烯腈（PAN）厚膜的新方法.研究结果发现,PAN含量从0增加到10wt%的过程中,全部YBCO/PAN样品的超导临界温度T_c在900—920 K区间,表现出较好的超导电性.而且当PAN含量为10wt%时,YBCO/PAN杂化膜即具有一定柔性,膜厚约35 μm,临界电流密度Jc=29×10⁴Acm^-2(1 T, 10 K)和J< 关键词： 超导电性 YBCO 聚丙烯腈（PAN） 杂化膜     

The effect of BZO doping concentration and thickness dependent properties of YBCO films grown by PLD on buffered NiW substrates

The effect of BaZrO₃ (BZO) doping is systematically studied in YBa₂Cu₃O_6+x (YBCO) thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD) on buffered NiW substrates. Based on the structural and magnetic properties, the optimal BZO doping concentration is obtained to vary between 4 and 7.5 wt.%, depending mainly on applied magnetic field. This relatively high optimal concentration is linked to the nanograined target material and metal substrate that cause low-angle grain-boundaries and in-plane spread of YBCO crystals on NiW. Thickness dependent analysis of undoped and BZO-doped YBCO films predicts differences in growth mechanisms where early growth next to the substrate interface is 2D-type in BZO-doped films. This leads to the situation where crystallographic structure as well as superconducting properties are improved when the film develops and the thickness is increased. Therefore from the resistivity measurements a threshold thicknesses where reasonable properties occur are determined for both set of films. Measurements in thermally activated flux-flow regime (TAFF) indicate that above the threshold thickness relatively strong and isotropic vortex pinning is realized in BZO-doped YBCO films. Generally, this paper demonstrates that especially for thin film applications on NiW substrates even more compatible buffer layer structures should be utilized.     

前驱液成分对TFA-MOD法制备YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

采用三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD)在铝酸镧单晶基体上制备了YBa₂Cu₃O_7-x (YBCO)超导薄膜.通过改变前驱液的成分,研究了金属元素的不同化学计量比对YBCO薄膜的结构和性能的影响.结果表明,按照钇盐Y(CH₃COO)₃与钡盐Ba(CH₃COO)₂的比例为Y ∶Ba=1 ∶1.5时所制备的YBCO薄膜的临界电流密度比严 关键词： 三氟乙酸盐-金属有机沉积 钇钡铜氧薄膜 前驱液成分 磁通钉扎     

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。     

化学溶液沉积法制备YBCO薄膜的快速分解工艺研究

文中对化学溶液沉积法快速制备YBCO薄膜的工艺进行了探索。通过对分解工艺的优化,成功将薄膜的干燥分解时间缩短到1小时以内,而传统工艺则需要10小时以上的处理时间。以快速分解工艺成相的YBCO薄膜的X射线衍射、扫面电镜和物性测量结果表明薄膜具有良好的c轴外延织构,表面微观形貌平整致密,临界超导转变温度(Tc)为92K。     

晶格常数与掺杂YBCO体系超导电性的关系

依据现有的YBCO掺杂实验,对掺杂YBCO体系超导电性与其晶格常数进行了研究,发现它们之间具有较好的规律性。因此提出用晶格常数作为掺杂YBCO超导电性的一个判断标准,这对探索超导机制及对今后实验工作掺杂元素和掺杂比例的选取有很好的指导意义。     

Inducing superconductivity and structural transformations by fluorination of reduced YBCO

Bulk superconductivity with T_c up to 94 K has been induced by fluorination of non-superconducting YBa₂Cu₃O_6.11 using XeF₂ as a fluorination agent. Strong changes on X-ray patterns were found after fluorination of reduced YBCO. High resolution electron microscopy of superconducting samples showed the presence of a new phase with c ≈ 13 Å which exists as noticeable areas included within a matrix of the 123 structure or which occurs as isolated defects with a limited extension. All fluorinated compounds exhibited a strong disorder along the c-direction resulting in a ‘loss’ of c-parameter on X-ray patterns. The present results demonstrate that fluorine indeed enters the YBCO structure with a significant structural rearrangement for the high level of fluorination. The structure of the fully fluorinated YBa₂Cu₃O₆F₂ phase, possibly responsible for superconductivity, has been deduced from high resolution electron microscopy.     

化学溶液沉积(CSD)法制备YBCO薄膜研究进展

采用CSD法制备YBCO薄膜可精确的控制组份,不需要真空设备,成为近年来的研究热点之一。文中概述了CSD法制备YBCO薄膜的研究进展,总结了在不同的CSD工艺中,起始原料、化学添加剂对YBCO薄膜热处理时间、质量、可重复性等因素的影响。