射频超导腔加速性能的改进

 为提高超导加速腔的加速梯度和Q值，改进了薄膜型超导腔的加速性能。研究证明，对于铜铌溅射腔，在无氧铜衬底和铌膜之间加入NbN 层可以提高铌膜的超导转变温度，改善晶格结构；对纯铌超导腔提出了改进方法，在传统的纯铌超导腔表面制备多层的超导-绝缘-超导复合膜可以屏蔽Nb腔表面的界面场，提高超导腔的临界磁场，从而提高了铌腔的加速梯度。     

射频超导腔加速性能的改进

为提高超导加速腔的加速梯度和Q值，改进了薄膜型超导腔的加速性能。研究证明，对于铜铌溅射腔，在无氧铜衬底和铌膜之间加入NbN 层可以提高铌膜的超导转变温度，改善晶格结构；对纯铌超导腔提出了改进方法，在传统的纯铌超导腔表面制备多层的超导-绝缘-超导复合膜可以屏蔽Nb腔表面的界面场，提高超导腔的临界磁场，从而提高了铌腔的加速梯度。     

基于YBCO的变压器型双面超导薄膜限流器

超导限流器对于其他限流器而言具有响应时间短、能够自动恢复等优点,是一种十分理想的限流器.相对于单面超导薄膜的结构特点,双面超导薄膜的失超电阻是其两倍,基于此提出了将双面超导薄膜应用于变压器型超导薄膜限流器中.通过理论分析并且进行实验对单面、薄膜双面串联情况下的限流效果进行了对比,并改变原边电感观察其对限流效果的影响.通过实验,副边负载以及变压器性能对限流效果影响明显.     

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。     

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.     

背散射和沟道分析在超导薄膜中的应用

本文简要介绍了卢瑟福背散射和沟道分析技术的基本原理，说明了它们在高临界温度超导薄膜的成分和结构分析中的应用．     

Ф3英寸双面超导薄膜Jc均匀性测量

临界电流密度Jc是评价超导薄膜质量的重要参数之一，采用Jc测量装置可以准确、快速、无损检测Ф2～3英寸双面膜的Jc均匀性。该装置是利用高温超导薄膜的超导转变对线圈内感应电压产生的变化这一原理，测量线圈由初级和次级组成，所用信号频率为20kHz，次级信号在同样频率下由锁相放大器检测，测量过程全部由计算机控制，对于超导微波滤波器应用所要求的高质量Ф2～3英寸双面超导薄膜材料，必须具有高的Jc和低的Rs值，采用该装置测量超导薄膜的Jc均匀性，与Rs对应关系进行分析，将有助于超导薄膜的质量控制。     

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.     

Al_2O_3(0001)基底MgB_2/B/MgB_2多层膜的制备及性质

本文介绍了应用混合物理化学气相沉积(HPCVD)制备MgB_2薄膜技术,以B膜作为势垒层在单晶Al_2O_3(0001)基底上制作了纵向三明治结构的MgB_2/B/MgB_2多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法对获得的MgB_2/B/MgB_2多层膜断面结构、超导薄膜晶体结构及超导特性进行了测量研究.实验结果表明,制备的MgB_2/B/MgB_2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.     

一种高温超导材料临界电流密度测试的方法

临界电流密度(J_c)是超导材料的重要特征参数之一,精确的测量临界电流密度对研究超导材料特性及超导器件稳定性具有重要意义.本文介绍了一种基于经典电磁感应理论和超导技术理论测量YBCO超导薄膜临界电流密度的方法和测试装置.研究显示,在液氮环境下,将超导薄膜加入初级线圈和次级线圈中间会明显影响次级线圈的接收效果.我们根据此测量方法搭建了一种测量YBCO薄膜临界电流密度的实验装置.在分析实验测量误差后,通过实验的对比,得到了加入超导薄膜对次级线圈的感应电压的影响,并分析感应电压与线圈互感之间的关系,从而算出超导薄膜的临界电流密度.实验通过噪声抑制和数据校正,准确地测量了超导薄膜的临界电流密度.     

微波表面电阻TC90方案的测量精度实验分析

由于超导薄膜的表面阻抗Rs这一参量对超导微波元件的设计和开发有很重要意义，测量超导薄膜的表面阻抗Rs也就非常重要．目前国际上制定了高温超导薄膜在微波波段上表面阻抗Rs电特性的标准测量方案：IEC／TC90．此方案采用介质杆谐振器法测量表面阻抗的原理，使用蓝宝石介质杆和超导膜组成的谐振器法测量超导膜的Rs．本文分析了各个测量量对标准测量方案的测量精度，分析了在12GHz微波频率下，系统的各个实际部件的加工误差．认为频谱曲线的测量误差，即背景误差对最终测量结果Rs的影响是主要的．     

不同衬底上制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的微结构研究

采用大直径中空柱状阴极直流磁控制溅射装置，在LaAlO3和Zr(Y)O2衬底上制备YBCO超导薄膜。用透射电镜（TEM）、扫描隧道显微镜（SIM）和原子力显微镜（AFM）对薄膜和衬底间的界面，薄膜的螺旋生长结构，YBCO薄膜及其相应衬底的表面形貌进行了观察和测量。分析了基片表面形貌及表层内缺陷对界面附近薄膜组织结构的影响。研究了不同衬底沉积的超导薄膜具有不同表面形貌的原因。从生长机理角度对表面形貌、缺陷和位错的形成机制进行讨论。     

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.     

高质量FeSe单晶薄膜的制备及相关性能表征

在铁基超导体中,FeSe具有最简单的晶体结构和化学组成,而且其超导转变温度具有较大的调控空间,因此适合作为超导机理研究和应用的载体.高质量样品的研制是物性研究和器件应用的前提,本文系统地研究了利用激光脉冲沉积技术制备FeSe薄膜的工艺条件,在多种衬底上成功地制备出高质量的β-FeSe薄膜,并首次实现了超导临界转变温度从小于2 K到14 K的连续调控,这为FeSe超导机理研究提供了样品支持.为探究FeSe薄膜超导电性变化的起因,从β-FeSe超导电性与晶格常数c正相关出发,基于简单的费米面填充假设,第一性原理计算可以很好地解释晶格常数c的变化规律,但该假设并不能完全符合角分辨光电子能谱实验给出的电子结构演变过程.因此β-FeSe薄膜的超导电性、晶格结构和电子结构三者之间的关系还有待澄清,该问题的解决将为FeSe超导机理研究提供重要的线索,而上述系列高质量的β-FeSe薄膜样品恰好能为该问题的研究提供理想的载体.本文根据实验和已有的相关研究结果,详细介绍了FeSe薄膜的脉冲激光沉积制备及其优化,以期为后续的薄膜研究应用提供参考.     

衬底温度对化学气相淀积原位生长YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的影响

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在氧化钇稳定的 ZrO_2(YSZ)衬底上一次生长出零电阻温度大于85K 的 YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜.研究了衬底温度对薄膜结构的影响,获得薄膜取向与衬底温度的关系和形成超导相的最低温度范围.此外,讨论了薄膜与衬底间的外延关系.     

BaF2薄膜保护的YBaCuO薄膜的耐受性研究

本报告了在外延ＹＢａＣｕＯ薄膜表面淀积的ＢａＦ２薄膜对其超导性能的保护作用和破坏性实验的结果，经ＢａＦ２保护的超薄膜在３０分钟浸水及暴露大于气中长达５个月，超导转变温度仍保持８９Ｋ。     

用于TES测辐射热计的Al/Ti双层薄膜制备及其超导特性研究

本文报道了用于超导TES(Transition Edge Sensor)测辐射热计的Al/Ti双层薄膜制备及其超导特性研究.通过分析Al薄膜表面粗糙度和室温电阻率在不同溅射功率和氩气压力下的变化关系,优化了Al薄膜的制备工艺.使用磁控溅射技术生长了一系列不同厚度的Al/Ti双层薄膜,在氦三制冷机中测量了双层膜的超导特性.测试结果表明,Al/Ti双层薄膜具有良好的超导相变特性,在10μA测试电流下,其相变宽度保持在3mK~6mK范围内,在超导临界温度下电阻对温度的灵敏度参量α在300左右;由于超导邻近效应(Proximity effect),双层薄膜的临界温度可以通过控制Ti薄膜的厚度实现在470mK~800mK温区内的调节.Al/Ti双层薄膜的这些性能满足了制备超导TES测辐射热计的需要.     

硼膜制备工艺、微观结构及其在硼化镁超导约瑟夫森结中的应用

MgB_2材料具备临界转变温度较高、相干长度大、临界电流和临界磁场高等优点,被认为有替代Nb基超导材料的潜力.研究了不同温度下以化学气相沉积法制备的硼(B)薄膜的微观结构.实验结果表明:较低温度沉积的B先驱薄膜为无定形B膜,可以与Mg蒸气反应生成MgB_2超导薄膜;当沉积温度高于550?C时,所得硼薄膜为晶型薄膜;以晶型硼薄膜为先驱膜在镁蒸气中退火,不能生成硼化镁超导薄膜.利用晶型B膜的这一特点,成功制备了以晶型硼薄膜为介质层的硼化镁超导约瑟夫森结.     

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.     

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。