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.     

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.     

YBa2Cu3O7－δ/SrNb0.01Ti0.99O3 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. 关键词： YBa2Cu3O7-δ SrNb001Ti099O3 p n结     

Y_2O_3缓冲层对YBCO超导转变温度的影响（英文）

超导薄膜所受的应力对其临界转变温度Tc具有重要的影响,研究应力对超导薄膜Tc的影响对获得更高Tc材料具有重要意义.本文采用溶胶-凝胶法,在LAO单晶基板上制备了Y2O3/YBCO薄膜,并研究了Y2O3缓冲层对不同厚度YBCO超导薄膜的临界转变温度的影响.研究发现,当YBCO薄膜厚度为90nm时,由于Y2O3和YBCO薄膜的晶格错配,在YBCO/Y2O3薄膜的a-b面内引入了压应力,增加了c轴的晶格常数,结果提高了YBCO薄膜的临界转变温度.当YBCO薄膜的厚度较大时(如230nm),由晶格错配引起的应力通过位错的形式得以释放,YBCO薄膜的Tc变化不大.     

快速前处理TFA-MOD制备YBCO超导薄膜的研究

三氟乙酸盐金属有机物沉积(TFA-MOD)方法是制备YBa2Cu3O7(YBCO)超导薄膜最有应用前景的方法之一。采用快速前处理TFA-MOD的方法在LaAlO3单晶基片上生长YBCO薄膜并与常规的TFA-MOD方法进行对比研究。XRD分析表明用快速前处理TFA-MOD方法制备的YBCO薄膜的c轴取向一致性,没有常规的TFA-MOD制备的YBCO薄膜好。SEM的分析表明快速前处理TFA-MOD制备的YBCO超导薄膜表面有孔洞和YBCO(103)取向生长的晶粒,常规方法制备的YBCO薄膜表面比较光滑,孔洞较少。虽然较常规方法制备的薄膜的临界电流密度(JC)低,但超导电性能分析表明,快速前处理方法制备的YBCO薄膜JC达到1mA/cm2以上,且前处理时间大幅缩短,对于提高YBCO薄膜制备的效率非常有效。     

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.     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

利用微带谐振技术研究MgB_2/Al_2O_3和YBa_2Cu_3O_(7-x)/LaAlO_3超导薄膜的微波性质(英文)

利用微带谐振技术研究了MgB2/A12O3和YBa2Cu3o7-X/LaAlO3(YBCO/LAO)超导薄膜的微波性质.一个颗粒尺寸模型被用来分析超导薄膜的穿透深度和表面电阻.结果表明,对于高质的YBCO/LAO,微波性质主要由颗粒决定.对于低质的MgB2/Al2O3,该薄膜的微波性质主要由颗粒边界决定.     

YBCO超导层的a轴晶生长研究

采用化学溶液沉积制备YBCO薄膜,研究了氧分压对YBCO超导层a轴晶生长的影响.研究发现氧分压是YBCO薄膜a轴晶形成的关键因素.当氧分压改变,YBCO生长模式由c轴生长转变为过渡到a(b)-c混合生长模式.低氧分压可以促进YBCO的c轴生长.高氧分压影响YBCO超导层的微观结构,促使YBCO的织构取向变差,最终导致YBCO超导层的性能降低.     

YBa2Cu3O7-δ薄膜微结构的同步辐射三维倒空间扫描研究

高温超导薄膜因其微波表面电阻低,可用于尖端高温超导微波器件的制作.然而由于高温超导材料特殊的二维超导机制和极短的超导相干长度,高温超导材料的微波表面电阻对微结构特别敏感.为了探究高温超导材料微结构和微波电阻的联系,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在(001)取向的MgO单晶衬底上生长了不同厚度的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜.电学测量发现不同厚度的样品超导转变温度、常温电阻差别不大,但超导态的微波表面电阻差异很大.同步辐射三维倒空间扫描(3D-RSM)技术对YBCO薄膜微结构的表征表明:CuO₂面平行于表面晶粒(c晶)的多寡、晶粒取向的一致性是造成超导态微波表面电阻差异的主要原因.     

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.     

外延温度对YBCO薄膜结构与性能的影响

采用化学溶液沉积法(CSD),在758℃到772℃不同温度下制备了一系列YBa2Cu3Ox(YBCO)薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜观察和物性测量,研究了外延温度对其结构与性能的影响。研究结果表明,在760℃及770℃附近存在两个适合YBCO薄膜外延生长的温度区间,在这两个温区生长制备的YBCO薄膜具有良好的超导性能。760℃和770℃附近制备的样品的临界超导转变温度Tc分别为90K和89K,说明760℃附近的较低温区更适合YBCO薄膜的外延生长。760℃附近生长的薄膜在77K自场下的临界电流密度Jc可达到3MA/cm2。文中进一步对存在两个外延温区间的现象进行了讨论,其机制可能来源于自发形核与诱导外延生长之间的相互竞争。     

YBCO液相外延生长初始阶段的研究

通过液相外延生长的方法能制备高质量的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜.利用高温金相显微镜,在大气气氛下实时观测了沉积在MgO基片上的YBCO薄膜熔化过程以及随后冷却过程中的液相外延生长初始阶段.通过对包晶分解过程的控制,留下部分微米级YBCO晶粒,并以此作为外延生长的种子.实验结果表明,通过包晶反应Y2BaCuO5+Liquid→YBa2Cu3O7-δ,能在这些剩余的YBCO晶粒周围快速外延生长出YBCO晶体.本文探讨了初始阶段的生长动力学以及外延生长取向问题.     

金属有机物化学气相法制备YBCO超导薄膜研究

运用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD),在LaAlO3(LAO)单晶上沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导薄膜。通过使用优化的进液装置,使金属有机源连续、稳定地输送至蒸发皿进行闪蒸。通过优化总气压、氧分压等生长条件,获得高质量的YBCO薄膜。在固定的温度条件下,调节反应总气压和氧分压,在总压为380Pa,氧分压为180Pa获得YBCO薄膜临界电流密度Jc=0.6MA/cm2。随着氧分压增大,YBCO薄膜产生a轴取向,(005)峰向左偏移,且薄膜中的Cu/Ba由1.0变化至1.63。在Cu/Ba=1.48时,YBCO薄膜结构与性能较优。     

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.     

低温热解速率对低氟化学溶液法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)膜形貌及超导性能的影响（英文）

为了探讨低氟前驱液对应的低温热解过程的升温速率对超导膜YBa2Cu3O7-δ(YBCO)表面形貌和超导性能的影响,我们在不同的低温热解速率下(1,3,5,10,15,20℃/min)制备了一系列的超导膜.低氟前驱液中的氟含量比全氟前驱液中减少了大约50%.X光衍射(XRD)分析表明:采用低氟前驱液,在很大的升温速率窗口,都能容易地获得良好外延生长的YBCO超导薄膜.但是,过快的热解速率(如15、20℃/min),会导致超导膜表面的恶化,出现皱褶或裂纹.升温速率在1℃/min和10℃/min之间,自场下的临界电流密度(JC)能保持比较高的值.在当前实验条件下,考虑YBCO超导膜的综合性能,5℃/min是最合适的低温热解速率.采用低氟前驱液,在5℃/min,600nm的YBCO膜的低温热解时间可以缩短到50分钟,其样品织构良好、表面平整;在LaAlO3单晶上制备的200nm的YBCO膜可以获得JC为3.0MA/cm2左右(77K,自场).     

关于YBCO薄膜过热现象的研究

在用YBa₂Cu₃O_z(YBCO)种膜液相外延生长Nd_1+xBa_2-xCuO_z(NdBCO)厚膜的过程中，YBCO晶体在高于熔点的温度下保持不熔化并且起到了外延种子的作用.采用高温金相显微镜,我们实时观察YBCO薄膜的熔化过程，发现了超导氧化物薄膜的过热现象，并且结合XRD极图的分析和Ba-Cu-O熔体的不润湿性现象合理解释了YBCO形成过热的机制.另外，通过对具有不同微观结构的YBCO薄膜熔化行为的横向比较，研究YBCO薄膜品质对于其过热度的影响，并用半共格界面能理论很好地解释了AFM和XRD分析及实时观察熔化过程的实验结果. 关键词： 过热 YBCO薄膜 熔化形核     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜制备工艺对体系结构和性能的影响研究

采用起始原料无氟的工艺和含氟的Ba-TFA工艺制备YBa2Cu3O7-δ(YBCO)前驱体溶胶,在LAO(001)基板上制得YBCO凝胶膜,热处理后都可以获得表面光滑、无裂缝的YBCO薄膜。薄膜的性能利用X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)以及光电子谱(XPS)等手段进行测试,结果表明:无氟工艺制备的薄膜由于热处理过程中生成了BaCO3相而严重地影响到薄膜的超导性能,而Ba-TFA法所获得的薄膜则表现出了良好外延生长,临界转变温度Tc=89K,转变温度宽度△Tc<1 K,临界电流密度Jc=2.8MA/cm2。     

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.     

喷雾沉积热分解法在SrTiO3和织构的Ag基底上制备YBa2Cu3O7-x涂层超导膜

本文研究了用喷雾沉积热分解法在(110)Ag单晶、{110}<011>Ag带、(100)SrTiO3三种不同的基底上制备YBa2Cu3O7-x涂层超导薄膜.通过对溶液成份,载气流量,沉积温度,退火时间等条件的系统研究,我们发现上述参数与薄膜的成份,表面形貌,织构以及超导性能有密切的关系.在Ag单晶基底上所获的YBCO薄膜具有很强的平面双轴织构,起始转变温度达到了90K,Jc值超过了104A/cm2(77K,0T);改进试验装置后,以织构Ag为基底,制备出了15cm长的YBCO超导带材,Jc值达到了104A/cm2(77K,0T).同时,我们发现温度梯度在热分解区间内对薄膜的形成起到了重要的作用.随后我们又在喷雾加热系统中附加一个金属加热圆筒,以改善加热区间的温度梯度,薄膜的性能得到了明显的提高.在(100)SrTiO3上的YBa2Cu3O7-x薄膜,(102)极图的FWHM值达到了0.70°,薄膜的起始超导转变温度为91K(ΔTc=1.5K),Jc值接近105A/cm2.