脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

脉冲激光沉积法制备(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 涂层导体

(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 是超导转变温度Tc 约为116 K 的无毒铜氧化物超导材料, 在迄今为止的超导材料中, 高压法制备的(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 多晶块材在液氮温区具有最高的不可逆场 Hirr ~ 15 T. 为了实现(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导材料的规模化制备, 本文利用脉冲激光沉积技术在 LaMnO3/MgO/Y2 O3/Al2 O3/Hastelloy 柔性金属基底上依次外延生长了 LaAlO3 帽子层和(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导薄膜. X 射线衍射实验结果表明(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 薄膜沿a 轴外延生长, 电学输运数据表明(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 薄膜的超导转变温度Tc onset 为115K, 零电阻温度Tc0 为52 K, 不可逆场为9 T@35 K. 本文首次报道了(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 在柔性金属缓冲层衬底的成功制备, 推动了(Cu,C)Ba2Ca3Cu4Oy 超导材料的实用化进程.     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3 (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3 (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔCY=4.8483×10-3;ΔCT=8.5272×10-5,结果显示YBCO超导薄膜内的应变要大于TBCCO超导薄膜内的应变.另外,采用共面谐振技术研究这两片超导薄膜内的微波表面电阻随温度的变化,结果表明YBCO超导薄膜具有更大的微波表面电阻.分析和讨论了应变对超导薄膜微波表面电阻的影响.     

高温超导YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜的制备及性能表征

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在LaAlO3(100)单晶衬底上外延生长YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜,用X射线衍射技术(XRD)分析薄膜的物相结构和外延特性,通过原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌.本文主要研究了最佳工艺参数下交替生长多层YBCO-Y2O3膜的超导性能.结果表明,YBa2Cu3O7-δ-Y2O3薄膜为纯c轴取向外延生长,临界电流密度Jc(H=0或H//C)均高于纯YBCO薄膜,纳米Y2O3起到磁通钉扎中心作用.     

在MgO衬底上制作Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

在MgO衬底上,利用共蒸发方法制备DyBa2Cu3O7作为缓冲层,再利用磁控溅射和后处理方法,制备了Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜.X射线衍射θ～2θ及φ扫描结果表明Tl-2212薄膜、Dy-123薄膜与衬底MgO呈外延生长关系.制备的Tl-2212薄膜Tc＝105.5K,液氮温度下临界电流密度Jc＝2.5×106A/cm2.     

对靶溅射技术制备的La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜中Tc的降低

本文用对靶溅射技术制备了La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜.与YBCO单层薄膜相比,由于超导/铁磁系统中的磁性邻近效应,三层薄膜表现出较低的超导转变温度.薄膜的R～T测量曲线显示出超磁阻(CMR)效应和超导转变,预示着超导和铁磁特性共存于LCMO/YBCO/LCMO三文治结构.     

前驱B膜沉积时间对MgB_2薄膜超导特性的影响

利用化学气相沉积法(CVD)在多晶Al2O3衬底上制备出了系列MgB2超导薄膜,研究了前驱硼膜沉积时间对MgB2薄膜超导特性的影响,通过XRD、SEM和R-T曲线对超导MgB2薄膜进行了表征。延长前驱硼膜的沉积时间,得到的硼膜结晶度越高,结构更致密。经退火后制备的MgB2薄膜表面富余的Mg可以改善晶粒间的连接,提升T c值。该实验沉积10min前驱硼膜得到的MgB2超导薄膜T c值为34K,且超导转变宽度比较窄。延长前驱硼膜沉积时间到15min后,薄膜的T c值降低,这是由于前驱硼膜较多,Mg和硼反应不充分所导致的。     

高质量镍基超晶格薄膜的制备及表征

自发现镍基超导薄膜之后, 镍基材料体系已成为当前人们的研究热点. 而在相关报道中, 普遍认为高质量的镍基超导前驱体薄膜的制备对其拓扑还原后超导电性的实现具有重要影响. 前期研究表明高质量的前驱体薄膜只生长在SrTiO3 衬底附近, 这与我们的实验结果一致. 为了可控制备高质量的镍基超导前驱体薄膜, 本文利用脉冲激光沉积(PLD) 技术在SrTiO3 (001) 衬底上生长不同厚度的可层选择性还原的[SrTiO3 ]m/[ Nd0 .8Sr0 .2 NiO3 ]n[(STO)m/(NSNO)n ]超晶格薄膜. 采用反射高能电子衍射仪(RHEED) 及透射电子显微镜(STEM) 和 X 射线衍射(XRD) 技术对超晶格薄膜的结构进行原位检测及结构表征, 然后利用综合物性测量系统(PPMS) 测试薄膜的电磁输运性质. 结果表明, 超晶格薄膜的结构质量良好, 超晶格薄膜和高质量单层前驱体薄膜表现出类似的电阻和磁阻现象. 该研究为后续镍基超导薄膜的可重复制备提供了重要的参考.     

在密封和半密封容器内生长Tl2Ba2CaCu2Ox高温超导薄膜的研究

以铝酸镧 (0 0 1)单晶为基片 ,采用两步法在两种密封条件下制备 Tl2 Ba2 Ca Cu2 Ox(Tl- 2 2 12 )高温超导薄膜。首先利用脉冲激光沉积 (PL D)工艺沉积非晶 Ba2 Ca Cu2 Ox 前驱体薄膜 ;然后前驱体薄膜分别在半密封的氧化铝坩埚和密封的高温钢容器内铊化、结晶形成 Tl- 2 2 12薄膜。在两种密封条件下 ,都可以制备出纯相的 Tl- 2 2 12超导薄膜。但是 ,在坩埚内制备的 Tl- 2 2 12薄膜的 TCo和 SEM均明显好于在钢容器中制备的超导薄膜     

Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)单晶的钉扎力标度和磁通钉扎机制

测量了 Bi2 Sr2 Ca Cu2 O8+δ单晶不同温度下的磁化曲线。根据 Bean临界态模型得到了不同温度下的钉扎力密度 FP 对磁场的依赖关系 ,发现在不同温度下的钉扎力密度可以标度在同一条曲线上。标度函数和最大钉扎力所对应的磁场与不可逆场 Hirr的比值都表明 Si2 Sr2 Ca Cu2 O8+δ单晶在磁通玻璃态的钉扎机制主要是正常相面钉扎。     

MgO衬底上YBa2Cu3O7-δ台阶边沿型约瑟夫森结的制备及特性

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行了研究.首先利用离子束刻蚀技术和两步刻蚀法在MgO(100)衬底上制备陡度合适、边沿整齐的台阶,然后利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,进而利用紫外光刻制备出YBCO台阶结.在结样品的电阻-温度转变曲线中,观测到低于超导转变温度时的电阻拖尾现象,与约瑟夫森结的热激活相位滑移理论一致.伏安特性曲线测量表明结的行为符合电阻分路结模型,在超导转变温度TC附近结的约瑟夫森临界电流密度TC随温度T呈现出(TC-T)^2的变化规律,77 K时JC值为1.4×10^5 A/cm^2.利用制备的台阶结,初步制备了YBCO射频高温超导SQUID,器件测试观察到良好的三角波电压调制曲线,温度77 K、频率1 kHz时的磁通噪声为250μΦ0/Hz^1/2.本文结果为进一步利用MgO衬底YBCO台阶结研制高性能的高温超导SQUID等超导器件奠定了基础.     

在SrTiO3, NdGaO3衬底上生长的HgBa2CaCu2Oy超导薄膜

通过两步法,在SrTiO3, NdGaO3衬底上制备了HgBa2CaCu2Oy 高温超导薄膜,X射线衍射实验结果证明了薄膜是c-轴外延生长的.电阻温度测量表明薄膜的超导零电阻转变温度(Tc)>115K和临界电流Jc>0.4MA/cm2(77K,零磁场),而且重复性很好.扫描电镜实验揭示了薄膜是层状生长的,晶粒是四方形和八角形的,实验证实基于碳酸盐的靶也是适合于制备汞系铜氧化物高温超导膜的.     

离子束溅射原位沉积制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

利用离子束溅射技术在ZrO_2衬底上原位制备出YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导薄膜。薄膜的零电阻温度T_(co)=88K,临界电流密度J_c(77K)=5.2×10~5A/cm~2用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜特性。本文结果表明用离子束溅射法可原位沉积制备出高质量的超导薄膜。     

制备温度对MgB-2薄膜超导电性的影响

报道了用两步法制备MgB2超导薄膜.首先利用脉冲激光沉积技术制备B膜,然后在Mg蒸气环境下对B膜进行后退火处理,通过扩散反应生成MgB2超导薄膜.采用扫描电子显微镜、x射线衍射、电阻测量和磁测量技术分析了前驱物B膜的制备温度对扩散产物MgB2薄膜的表面形貌、晶体结构、超导转变温度和临界电流密度的影响.结果表明,随着B膜制备温度的降低,MgB2薄膜中晶粒粒度减小、c取向的衍射线宽化、超导转变温度升高、临界电流密度增大.300℃时制备的MgB2超导薄膜的超导起始转变温度为395K,临界电流密度为13×107A 关键词： MgB2超导薄膜 脉冲激光沉积 基片温度     

单相HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导体中:与磁通蠕动和磁通流动相对应的标度行为

我们成功地合成了单相HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导体.并进行了交流磁化率,ρ-T曲线和临界电流密度等的测量.根据涡漩玻璃理论,我们由ρ-T曲线得到ρ|T-Tg|-ν(z-1)=F±(|T-Tg|-2ν)曲线; 在I-V曲线或者ρ-T曲线上存在一个精细结构:两条分开的标度线分别对应着磁通蠕动和磁通流动.在H-T相图上显示出了磁通点阵随着温度的降低出现涡漩玻璃态-涡漩液态相变:在T*处相变开始,Tg处相变结束,T*与Tg之间为涡漩玻璃态和涡漩液态的过渡区;不可逆线(IRL)就是涡漩玻璃态的相界曲线.     

超导转变温区YBa2Cu3O7薄膜样品的表面电阻测量

我们对高温超导YBa2Cu3O7(YBCO)薄膜样品在超导转变温区微波表面电阻RS随温度变化的初步测量结果.利用介质谐振器方法,分别测量了由镀银高纯铜标准试样和脉冲激光淀积方法制备的高温YBCO超导薄膜为下底板的谐振器品质因素随温度变化的数据.通过对镀银高纯铜标准试样和RS为零的谐振器数据分析,得到谐振器参数随温度变化的曲线.由有高温YBCO超导薄膜组成的谐振器Q值随温度变化数据得到YBCO薄膜样品超导转变温区微波表面电阻的变化.讨论了YBCO超导薄膜的微波表面电阻测量结果.     

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.     

在(100)SrTiO3上用PLD制备YBa2Cu3O7-δ/Eu2CuO4/LaNiO3三层结构

钙钛矿结构的金属氧化物LaNiO3与高温超导体YBa2Cu3O7-δ有着相近的晶格常数，并且有良好的导电性．我们在(100)SrTiO3基片上，用脉冲激光沉积法(PLD)成功的制备了单取向的LaNiO3，其表面起伏的均方根为1nm，电阻温度特性呈金属性．在此基础上，我们又原位制备了YBa2Cu3O7-δ／Eu2CuO4／LaNiO3三层结构．实验分析表明，高温超导薄膜YBa2Cu3O7-δ单一取向，临界温度在85K以上，超导转变宽度小于1．5K．这一结构对于研究高温超导体的准粒子注入和采用SIS或SINIS结构构成高温超导约瑟夫森结等方面有着重要意义．     

关于MgB2/Al2O3超导薄膜电阻转变和各向异性的研究

利用电子束蒸发方法将MgB2超导薄膜沉积到Al2O3(001)衬底上.采用标准的四引线法研究了磁场平行和垂直超导薄膜ab平面下的电阻转变.一个激活能模型 U(T,H)= U0(1-T/(Tc+δ))n (1-H/Hc2(0))m被建立用来分析超导薄膜磁通线的激活能和电阻转变,结果表明该模型能够在整个转变温度范围描述超导体磁通线的激活能和电阻转变.另外,利用多项式Hc2(t)=Hc2(0)+At+Bt2分析了MgB2/Al2O3超导薄膜的上临界磁场,获得了该超导薄膜的各向异性参数γ=Hc2ab(0)/Hc2c(0)= 2.26.     

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。