混合物理化学气相沉积法制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品的韧度研究

我们用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备了一批不锈钢衬底的MgB2超导厚膜样品,厚度在10～30μm间,Tc(onset)是37.8～37.2K,超导转变宽度ΔT在1.2K左右,是(101)方向织构的致密厚膜,并有少许MgO杂相.对样品进行弯折研究,随着弯曲角度的增加,膜面出现不同程度的条状裂纹,但仍能保持膜面的基本完整;虽然样品的超导起始转变温度降低、转变温区变宽,性能有所下降,但超导特性仍能保持在一个很好的水平上.这个结果表明了采用HPCVD方法制备不锈钢衬底带材将会很好地克服MgB2超导膜由于硬脆的性质而无法绕制磁体的问题,有着十分重要的应用意义.     

纳米粒子在不锈钢衬底MgB2超导膜中的作用

我们用混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chernical vapor deposition简称为HPCVD)以氩气为背景气体,在不锈钢衬底上于不同条件下制备了一批MgB2超导薄膜样品.用扫描电子显微镜获取了相关的SEM图像,并对膜的成分进行了能谱分析(EDX)的.当把不锈钢衬底MgB2超导薄膜弯曲不同角度之后,膜面上均出现了裂纹.裂纹的数量和宽度随弯曲的角度的增大而增加,但是膜始终紧紧地覆着在衬底上不脱落.因此我们可以说覆着在不锈钢衬底上的MgB2超导薄膜具有了很好的韧性.在膜中我们也发现有大量的数十纳米大小的晶粒.这个尺寸的纳米粒子的作用可以用来平衡MgB2膜内结构和表面晶粒的活性之间的相互作用.MgB2纳米粒子的存在是MgB2超导膜表现出韧性的关键角色.     

Nb衬底MgB_2超导膜的韧性研究

用混合物理化学气相沉积法(hybrid physics-chemical vapor deposition简称为HPCVD)在Nb衬底上生原位制备了平均厚度是1.5μm的MgB2多晶膜样品,其起始超导转变温度Tc(onset)=39.37K,转变宽度ΔTc=0.45K.样品由大量六边型片状晶粒组成.对样品进行了韧性测试,可以发现膜在弯曲120°后,虽然弯曲面处出现了裂纹,但膜仍很牢固的附着在衬底上,其超导电性仍可保持.     

采用CVD异位退火和双温区HPCVD工艺制备MgB_2/B/MgB_2多层膜北大核心CSCD

介绍了采用了MgB2薄膜的化学气相沉积(CVD)异位退火和双温区混合物理化学气相沉积(HPCVD)制备技术,并以B膜作为势垒层在多晶的Al2O3基底上制作了三明治结构的MgB2/B/MgB2多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法对制备的MgB2/B/MgB2多层膜的断面结构、超导薄膜晶体结构及超导特性进行了测量研究.结果表明,制备的MgB2/B/MgB2多层膜结构清晰,底层和顶层超导薄膜显示出良好的超导特性.     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

Al2O3衬底上生长的40.2K转变温度的MgB2厚膜

我们采用混合物理化学气象沉积方法(简称HPCVD)方法在(0001)晶向的Al2O3衬底上成功的沉积了1.3微米厚的MgB2超导厚膜.电性测量表明这种厚膜具有40.2K的超导转变温度,转变宽度为0.15K,绝对零度时Hc2(0)为13.7T,同时剩余电阻率达到RRR=11.磁性测量表明这种厚膜在5K和零场的条件下具有5×106A/cm3的高临界电流密度.     

c轴取向SiC衬底MgB_2超导厚膜的制备及性质

通过混合物理化学气相沉积法(Hybrid Physical-chemical Vapor Deposition,简称HPCVD),我们在SiC衬底上制备出了c取向8μm厚的MgB2超导厚膜.电性质测量表明其起始超导转变温度是41.4K,转变宽度为0.5K,剩余电阻比率RRR～7.磁性质测量表明5K和零场下样品的临界电流密度达到了1.7×106A/cm2.     

利用电泳法在金属基底上制备MgB2超导厚膜

利用电泳技术在高熔点金属基底Ta,Mo和W上制备MgB2 超导厚膜 .厚膜中的MgB2 晶粒结合紧密 ,粒度小于1μm ,呈随机取向生长 .电阻测量表明沉积在Ta ,Mo,W上的MgB2 厚膜的超导起始转变温度分别为 3 6.5K ,3 4.8K ,3 3 .4K ,对应的转变宽度为 0 .3K ,1.5K和 2 .0K .三种基底上制备的MgB2 厚膜的临界电流密度在不同温度下随外磁场的变化情况基本相同 ,MgB2 Mo厚膜的临界电流密度在 5K ,1T时可达 1.2× 10 5A cm2 .本工艺可以随意控制膜的厚度、形状、大小 ,也可进行双面沉积 ,且制备出的MgB2 厚膜的超导性能优良 ,为MgB2 超导体的实用化提供了可能     

初探混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品

介绍用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备的不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品.该样品的Tc(onset)=38K,Tc(0)=27K.X光衍射图形表明它是(101)方向织构的致密厚膜.这种膜具有较强的韧性,同时和衬底有高度的结合性.当其被弯曲到约200微米半径的弧度时,膜面会出现条状裂纹,但仍有少部分膜面未被破坏,保持完整,表现出较好的韧性.     

MgB2超导多层膜的制备方案

简要叙述了MgB2的发展和制备历史,通过对不同衬底材料上MgB2的反应情况的总结概括以及对不同衬底材料和MgB2的晶体结构和晶格常量的比较,提出一种MgB2超导多层膜的制备方案.     

MgB2 thick films with remarkable ductility on stainless steel substrate

We fabricated several superconducting MgB₂ thick films on stainless steel (SS) substrates by using hybrid physical-chemical vapor deposition (HPCVD) technique. The thickness was in the 10μm to 20μm range, and the onset critical transition temperature T _c (onset) and the width of the superconducting transition (ΔT) were about 37.8 and 1.2 K. They were dense and textured along (101) direction with high tenacity, despite the existence of a little amount of MgO and Mg. We bent the films at different degrees and studied the ductility and transport properties of these MgB₂ thick films under applied force. The results demonstrated that the superconducting properties of these thick films, prepared by HPCVD, stay almost unaffected even with the films bent to a large degree with a curvature of 0.5 mm. This indicated that the superconducting wires or tapes of MgB₂ with a core of SS had the advantages of avoiding rigidity and brittleness in industrial handling. The technique of HPCVD has, therefore, a high application potential. __________ Translated from Chinese Journal of Low Temperature Physics, 2005, 27(2) (in Chinese)     

MgB2薄膜的制备与特殊性质

本文报道了利用混合物理化学气相沉积方法(HPCVD)在SiC衬底上制备出约150 nm厚,结构均匀的MgB2薄膜.由R~T曲线知道样品TC(0)高达40.1K.由M~T曲线知道其TC=40.4K,且曲线转变十分陡峭.X射线衍射分析表明薄膜具有较好的C轴取向,没有氧污染,却存在Mg的杂峰.由M~H曲线,利用毕恩模型计算得到了5 K零场条件下JC(0T,5K)=2.7×106A/cm2,Hc2=19.5 T.这些结果表明过量的Mg对MgB2薄膜的转变温度以及有些性质有较大的影响.     

混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备的MgB2超导厚膜样品的成分分析

本介绍了基于混合物理化学气相沉积法(HPCVD),以B2H6为硼源,在(000l)取向的Al2O3单晶衬底上,制备了MgB2超导体厚膜样品．该样品平均厚度约为40μm．其Tc(onset)=39K,Tc(0)=37．2K．X光衍射图显示该膜沿(101)方向生长,具有少量Mg和MgO杂相．SEM图像、X射线能量损失谱以及背散射电子衍射图证实了这两种杂相的存在,并显示该样品成分富镁．样品表面的镁与空气接触形成MgO膜,在一定程度上阻止了MgB2样品进一步被氧化．对于MgB2厚膜成膜过程及反应机理,我们提出了一种新的推断．     

MgB2超导膜的厚度与其Jc(5K,0T)的关系

通过混合物理化学气相沉积法 (hybrid physical-chemical vapor deposition, HPCVD), 在(000l) SiC 衬底上制得一系列从10 nm到8 μm的MgB₂超导膜样品, 并对它们的形貌、超导转变温度T_c 和临界电流密度J_c与膜厚度的关系进行了研究. 观察到T_c随膜厚度增加上升到最大值后, 尽管膜继续增厚, 但T_c值保持近乎平稳, 而J_c则先随膜厚度增加上升到最高值后, 继而则随膜的厚度的增加而下降. MgB₂膜的T_c(0)和T_c(onset)值与膜厚的关系基本一致, T_c(0)在膜厚为230 nm处达到最大值T_c(0)=41.4 K, 而J_c(5K,0T)在膜厚为100 nm时达到最大值, J_c (5 K, 0 T)=2.3×10⁸A·cm^-2, 这也说明了我们能用HPCVD方法制备出高质量干净MgB₂超导膜. 本文研究的超导膜厚度变化跨度非常大, 从10 nm级的超薄膜到100 nm级的薄膜, 再到几微米的厚膜, 如此T_c和J_c对膜厚度变化的依赖就有了较完整、成体系的研究. 并且本文的工作对MgB₂超导薄膜制备的厚度选取具有实际应用意义. 关键词： 2超导膜')" href="#">MgB₂超导膜 混合物理化学气相沉积法 厚度 临界电流密度     

用甲醇－氢混合气源在不锈钢上生长金刚石薄膜的研究

利用甲醇－氢（ＣＨ３ＯＨ－Ｈ２）混合气体为气源，３０ｎｍ厚的无定形硅为过渡层，借助于微波等离子体化学气相沉积（ＭＷＣＶＤ）成功地将金刚石薄膜生长在不锈钢上，其最低生长温度可至４２０℃，并且甲醇－氢混合气体比传统的甲烷－氢（ＣＨ４－Ｈ２）更具优势，测试表明这种金刚石薄膜有希望作为耐磨层在工业上应用     

Al2O3衬底MgB2超薄膜的研究

我们利用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition简称为HPCVD)在(000l)Al2O3衬底上制备了系列干净的MgB2超薄膜,并通过R-T测量、SEM测量、M-T测量、XRD测量对它们进行了表征,探究了其超导电磁性能和薄膜的生长机制.其中的7.5nm厚的MgB2超薄膜为已报导的蓝宝石衬底上生长的性能最高的超薄膜.