NdBa2Cu3O7-δ/YBa2Cu3O7-δ多层膜体系的外延结构和磁通钉扎的研究

采用脉冲激光沉积技术,在单晶SrTiO₃基底上外延生长了一系列名义结构为p×(NdBa₂Cu₃O_7-δ(m)/YBa₂Cu₃O_7-δ(n))的多层膜和准多层膜(单元层NdBa₂Cu₃O_7-δ较厚而YBa₂Cu₃O_7-δ呈非连贯的岛状分布,m,n为激光脉冲数,p为重复周期).样品的超导转变温度在87—91 K范围,具体大小取决于不同的调制结构,多层膜的重复周期越大,层状界面越多,超导转变温度就越低.磁传输测量表明,准多层的样品不仅具有较高的超导转变温度,而且具有较强的磁通钉扎性能,77K零场下的临界电流密度高达4×10⁶ A/cm²,显示出良好的应用前景. 关键词： 2Cu₃O_7-δ')" href="#">NdBa₂Cu₃O_7-δ 多层膜 磁通钉扎 临界电流密度     

Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度的影响

研究了高温氧化物超导体Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ体系中通氧时间对超导转变温度及超导转变温区的影响。Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ样品是按相等摩尔数的Gd与Y元素配比,采用传统的固相反应法烧结而成的多晶块材。实验结果显示:Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-δ烧结样品与YBa2Cu3O7-δ烧结样品均具有很好的单相性,在一定的通氧条件下其超导临界转变温度TC与超导初始转变温度TCO值相对YBa2Cu3O7-δ烧结样品有提高。文中对此结果进行了讨论。     

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.     

稀土元素替代Y对YBa2Cu3O7-δ氧吸附性能的影响

用热重法研究了RBa2Cu3O7-δ(R=Gd、Er、Eu、Dy、Sm、Ho和Nd)及Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.5和1.0)共10种材料在高温下的氧吸附—脱附性能。结果表明,随着温度的升降循环,仅NdBa2Cu3O7-δ(R=Gd)和Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ的氧吸附—脱附性能有较好的重复性,其余的6个样品的重复性都很差;并且这10种样品的质量变化率都没有YBCO的大。     

Eu替代浓度对Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ体系电子结构和超导电性的影响

利用正电子湮没和X-射线衍射技术,对Eu替代Y位的Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0)超导体系进行了系统研究,分析了体系的电子结构和正电子寿命参数的变化特征.给出了超导转变温度Tc与Eu替代浓度x之关联.结果表明:所有Y1-xEuxBa2Cu3O7-δ样品均保持与YBa2Cu3O7-δ(Y-123)样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命τm随Eu替代浓度x的增加而增加,反映了Eu替代Y位引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布及Cu-O面的层间耦合.     

YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO3多层膜的制备及激光感生热电电压效应的研究

采用脉冲激光沉积法在倾斜LaAlO3(100)衬底上制备了(YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO)L(L为多层膜周期数)外延多层膜.X射线衍射谱显示(YBCO/LPMO)L多层膜沿c轴生长.观察到多层膜中有很大的激光感生热电电压(LITV)出现,与YBa2Cu3O7-δ(YBCO)和La0.6Pb0.4MnO3(LPMO)单层膜相比,多层膜的LITV信号有约一个数量级的增强.讨论了影响(YBCO/LPMO)L多层膜的LITV效应的因素.     

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．     

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.     

REBa2Cu3O7-δ晶体生长和REO1.5-BaO-CuOx相图

REO1.5-BaO-CuOx系统的氧化物超导体从材料成分的角度,可分为REBa2Cu3O7-δ化合物(如YBa2Cu3O7-δ,简称YBCO或Y123)和RE1+xBa2-xCu3O7-δ固溶体(如Nd1+xBa2-xCu3O7-δ和Sm1+xBa2-xCu3O7-δ,简称NdBCOss和SmBCOss).YBCO超导材料非常容易获得精确化学计量比的123成分.而后者,作为固溶体材料的NdBCOss和SmBCOss,成分、结构和性能完全取决于晶体生长的热力学参数.本研究通过提拉法研制REBa2Cu3O7-δ单晶体,并结合REO1.5-BaO-CuOx系统的三元相图特征,讨论REBa2Cu3O7-δ单晶体生长中的成分、结构和性能的控制.     

Co掺杂对YBa2 Cu3 O7-δ电阻率与塞贝克系数的影响

用固态反应法制备了YBa2Cu3-xCoxO7-δ(x=0.0,0.1,0.2,0.5)样品,研究了Co掺杂对YBa2Cu3O7-δ高温区的电阻率和塞贝克系数的影响。随着Co含量的增加,样品的电阻率和塞贝克系数逐渐增大,从金属性导电转变为p型半导体导电。x=0.2和0.5样品的电导活化能在500K处发生突变,高温区的活化能大于低温区的活化能。通过塞贝克系数与温度的关系,计算出x=0.2和0.5样品的费米能级分别为0.02和0.12 eV。当温度高于650-700K时,氧脱附显著影响样品的电输运性质,导致电阻率和塞贝克系数随温度增加而增大。     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

Y_2O_3和BaCeO_3掺杂对YBa_2Cu_3O_(7-δ)多晶结构和超性质的影响（英文）

本文采用固相反应方法制备了一系列YBa2Cu3O7-δ(Y123)+0.25molY2O3+x wt%BaCeO3(x=0.0,2.0,5.0,10.0and 20.0)多晶样品,通过X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对Y2O3和BaCeO3的参杂的样品微观结构和超导转变温度进行系统的测量,发现Y2O3参杂到YBCO样品表面有球形或椭球形Y2Ba1Cu1O7-δ(Y211)粒子形成.依据SEM,XRD和电阻率测量,随着BaCeO3参杂量的增加,我们观察到样品的形貌变得越来越不均匀,所有样品的晶体结构有从正交相向四方相转变的趋势,超导转变温度呈金属状态到半导体状态转变的趋势,并伴有三步转变过程;同时也观察到了超导转变温度降低且转变宽度增加的现象,这些结果可以用氧分布的变化和缺陷的变化及氧缺陷来解释.     

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.     

YBa2Cu3O7-δ和PrBa2Cu3O7-δ1/f噪声尺寸效应的研究

我们分别测量了YBa2Cu3O7-δ（YBCO）和PrBa2Cu3O7-δ（PRBCO）微桥样品在正常态沿ab面方向的1/f噪声，发现这两种材料分别存在着数量级为10^1μm和10^2μm的特征尺度，在此尺寸以下，噪声水平急剧下降，即噪声的尺寸效应，我认为这一结果反映出样品是由尺寸为10^0μm的独立小区组成，小尺寸样品噪声表现是这些小区涨落叠加的结果。     

Ca掺杂对YBa2Cu3O7-δ超导块材性能影响的研究

用固相反应法制备了掺杂 Ca和不掺杂 Ca的 Y1 - x Cax Ba2 Cu3O7-δ超导块材。主要研究了 Ca掺杂对 Y1 - xCax Ba2 Cu3O7-δ(x≤ 0 .3)超导体性能的影响 ,采用标准四引线法测量了样品的 R - T和 I - V曲线。实验结果表明 :在YBCO超导体中掺杂适量的 Ca后临界温度 TC有所下降 ,样品的临界电流 IC有所增加 ,弱磁场下的 IC- H曲线下降幅度很平稳 ,这表明适量的 Ca掺杂有利于改善 YBCO超导体的临界电流性能     

钡位Mg掺杂对YBa2Cu3O7-δ晶体结构和超导电性的影响

利用XRD对系列样品YBa2-xMgxCu3O7-δ的晶体结构进行研究,给出了体系相结构的掺杂效应,结果发现,随着掺杂量的增加(x=0～0.2),样品的晶体结构由正交相向四方相转变.同时采用四引线法对掺杂样品YBa2-xMgxCu3O7-δ的超导电性能进行了系统测量,结果表明随着Mg掺杂量的增加超导转变温度总体呈明显降低趋势.初步分析了Ba位Mg掺杂所引起的晶体结构变化对超导电性的影响.该研究结果为高温超导机理的进一步研究提供了实验资料.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层涂层导体的织构外延及临界电流特性

通过脉冲激光沉积技术(PLD),在氧化物缓冲层合金基底上外延生长一系列具有相同厚度,不同BaHfO3插层数(N=0、1、2、3)的YBa_2Cu_3O_(7-δ)/BaHfO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合多层膜.X光衍射分析表明:所有样品都是c轴取向,随着层数的增加,薄膜的面内和面外织构有一定的退化.拉曼光谱图也可以看出除了N=3的样品有微弱的a轴峰,其它样品都只有c轴峰.通过扫描电镜观察发现,BaHfO_3插层的引入没有对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜表面产生明显的影响,薄膜表面光滑无裂痕.通过原子力显微镜发现YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的粗糙度在引入单层BaHfO3插层时最大,之后随着插层数的增加而减小.感应法测试表明,BaHfO3插层数为N=1时,YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的临界电流密度Jc(77K,自场)达到2.86 MA/cm2.在场临界电流表明,引入较少BaHfO_3插层(N=1、2)表现相对好的磁场依赖关系.     

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.     

YBa2Cu3O7-δ的低温摩擦学性能

随着超导体的出现,人们一直致力于超导摩擦学的研究,取得了显著的进步,但对其减摩抗磨机理还不清楚。该文利用相关资料,介绍了低温摩擦学的主要研究方法、重点总结了超导转变对高温超导陶瓷YBa2Cu3O7-δ摩擦行为的影响,并探讨了超导摩擦的机理。     

高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Y-123/Cax体系的超导输运特性研究

本系统地研究了Y-123高温超导体Ca掺杂样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0,0．1,0．2,0.3)和Y-123／Cax(x=0．1,0．2,0．3)样品的超导特性,对样品的临界温度Tc及输运特性进行了对比分析．实验发现：随着Ca含量增加两组样品的Tc有不同程度的递减,样品Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的Tc随Ca含量增加的变化规律正好与样品Y-123／Cax相反．Ca元素的加入使两组样品临界电流都有明显提高,但在Y-123／Ca,中表现得更为明显,并且受磁场的影响更小．实验中还发现,Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ的I-V曲线存在负磁阻区,而在Y-123／Cax中却没有发现．