钛酸锶衬底表面改性对YBCO高温超导薄膜性能的影响

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.     

结构参数对YBCO高温超导螺线管磁体临界电流密度的影响

高温超导带材具有很强的电磁各向异性,是超导螺线管线圈在设计、优化及运行中必须考虑的重要因素。该文通过对SCS4050型YBCO高温超导带材的实验参数进行分析,得出不同背景场下带材临界电流密度的变化曲线;通过有限元仿真软件Ansoft Maxwell,分析了带材结构参数变化时,对螺线管磁体最大磁场、临界电流密度以及储能的影响。研究结果得出随结构参数变化磁体临界电流密度的变化趋势以及影响YBCO磁体临界电流密度的主要磁场角度,为Y系高温超导螺线管型磁体的设计提供一定的理论依据。     

3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜研究

本文采用倒筒直流溅射方法(ICS)结合基片变速双轴旋转方式原位生长Φ3英寸双面YBCO高温超导外延薄膜.膜厚分布最大偏差小于10%,薄膜样品的中心与边缘部分的Tc0均达到90K,ΔTc≤0.3K,FWHM(005)≈0.2°,Rs(10GHz,77K)≈0.8mΩ,Jc值分布在2.2～3.1MA*cm-2之间,表明样品均匀性良好.     

YBCO高温超导磁体临界电流密度快速确定方法

基于绘图法基本原理,以及YBCO高温超导带材的临界电流特性,采用有限元电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立了空心圆柱磁体模型.根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流密度随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场的分布.基于以上工作提出了一种利用Ansoft电磁场分析软件快速确定YB-CO高温超导带材临界电流密度的方法.     

YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法北大核心

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

平面靶直流溅射制备YBCO高温超导薄膜研究

开展了平面靶溅射法制备YBa2Cu3O7-δ(YBCO)高温超导薄膜工艺研究,以达到提高沉积速率的目的。通过增加工作气体总压(Pt),采用基片旋转达到离轴溅射模式,有效地克服了传统平面靶直流溅射法中高能粒子轰击和负离子反溅射现象。在两英寸LaA lO3(LAO)基片上成功外延生长得到了微观结构良好、电学性能优越(临界电流密度Jc=2.3/2.0mA/cm2)的双面YBCO高温超导薄膜。     

高温超导氧化物YBCO掺锆酸钡薄膜的制备及其结构分析

本文用脉冲激光溅射沉积法(PLD)在LaAlO3(100)基片上外延生长YB%Cu307-δ掺锆酸钡(BZO)薄膜.用X射线衍射、透射电镜对薄膜结构进行分析.探索PLD沉积的最佳实验参数,最佳沉积温度为800℃,最佳氧分压为25 Pa,最佳沉积频率为3 Hz.     

高温超导薄膜晶界的电传输特性

本文较系统地总结和分析了氧化物高温超导薄膜晶界的电流电压、薄膜晶界及其二维网络中的临界电流密度等电传输特性,讨论了薄膜晶界电流密度对磁场的依赖关系和各向异性特征,介绍了薄膜晶界电传输特性的光电辐射效应、化学掺杂效应和电场效应.这些针对超导薄膜晶界电传输特性的研究不仅对高温超导弱连接和电子配对机制的理解,而且对基于双轴织构和薄膜外延技术的第二代高温超导带材的发展具有重要意义.     

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。     

高温超导微波限幅器的研制

与常规材料相比,高温超导薄膜(即HTSC)的表面电阻极低,在微波频段下,其微波表面电阻要比常规材料小两个数量级以上,并能实现高达106～107A/cm2的电流密度.本项目选用10×15×0.44mm3双抛LaAlO3衬底上外延生长的钇系高温超导薄膜的YBa2Cu3O7(YBCO),利用临界电流密度的特性,设计并制作了高温超导微波限幅器,其工作温度在90K以下,77K时设计指标为:f:9.4～9.6GHz,插入损耗L≤0.4dB,门槛电平:10dBm,驻波比≤1.5.     

多层高温超导薄膜研究

文中以LaAlO3为衬底,制作了一层Tl-2212高温超导薄膜,并在薄膜上生长一层较薄的CeO2缓冲层,然后再在上面生长一层Tl-2212高温超导薄膜。经过测量,研究了多层膜结构对超导薄膜临界电流密度的影响。结果显示,在缓冲层的结晶过程中超导薄膜的晶格受到影响,结晶过程中的处理很容易诱导上面一层Tl-2212超导薄膜产生杂相,导致临界电流密度降低。     

MgO单晶基片上YBCO高温超导薄膜的制备

在2英寸MgO(001)单晶基片上,采用直流溅射法,通过基片高温退火,成功制备了性能优越的YBa2C3O7-δ(YBCO)双面超导薄膜,能够满足超导滤波器的设计要求。X射线衍射(XRD)分析表明经过退火的基片上生长的YBCO薄膜与基片有单一的外延取向关系;用原子力显微镜(AFM)和高能电子衍射(RHEED)分析高温退火对基片表面状况的改变。结果表明制备的YBCO薄膜具有很好的超导电性,薄膜临界电流密度Jc(77K,0T)≈2.5×106A/cm2,微波表面电阻Rs(10GHz,77K)≈0.16mΩ。     

低能离子对高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的表面改性和机理

低能氩离子束轰击并后退火处理的离子束表面改性,会影响高温超导薄膜的表面结构和超导特性,但是其中的深刻微观机理不清楚.本文通过连续改变离子束轰击时间,系统研究了离子束表面改性对于超导膜结构和临界电流密度的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、J_(c-scanning)测试表征样品的结构特性和超导特性,并得出内应变、氧空位缺陷等参量.研究表明,经过表面改性的钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_(7-δ),YBCO)薄膜,随轰击时间增加表面形貌会变得更加均匀致密,a轴晶粒消失,并且临界电流密度有了显著的提高.由化学键收缩配对模型分析得出,临界电流密度的提高与薄膜内应变增大和引发的局部YBCO结构中Cu—O键收缩有关.     

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...     

测量高温超导YBCO薄膜厚度的一种新方法

生长在倾斜SrTiO₃衬底上的YBCO薄膜具有激光感生电压效应,响应信号的衰减时间常量与薄膜的厚度有确定的关系.作出了衰减时间常量与薄膜厚度的关系曲线,根据该曲线,由衰减时间常量就可确定薄膜的厚度     

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。     

测量高温超导YBCO薄膜厚度的一种新方法

生长在倾斜SrTiO     

单源进液金属有机化学气相沉积法工作气压对YBCO薄膜制备的影响研究

基于金属有机化学气相沉积法(MOCVD),在沉积有Y2O3/YSZ/ CeO2( YYC)多层过渡层的Ni - W_at.5％金属基带上沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导薄膜.通过对单源进液系统的优化,使金属有机源连续稳定地输送到蒸发皿进行闪蒸.优化总气压并通入N2O气氛,以获得高质量的YBCO薄膜.在优化的温...     

高温超导薄膜衬底材料-SrTiO_3双晶的研究

SrTiO3双晶基片是高温超导电子学研究中外延YBCO薄膜所需要的基础材料;是制作高温超导量子干涉器件(SQUID)的核心。由于其特殊的制造工艺,加之研究因素所附加的高昂成本,至今只有少数国家涉足这一领域。文中展示作者在钛酸锶双晶研究方面所取得的阶段性进展。