MOCVD法制备YBCO高温超导体所需前驱盐的制备研究

通过金属有机源化学气相沉积技术(MOCVD)已可制得Ic达280 A/cm,Ic×L为300330 A.m的高性能YBCO带材,表现出巨大的优势和诱人的应用前景。进一步提高前驱盐的挥发性和批次稳定性不但能降低YBCO带材的生产成本、也能提高其性能稳定性。本研究报道了MOCVD法制备YBCO所需β二酮中间体TMHD及其钇、钡、铜金属有机前驱盐的制备,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构予以确认;同时以金属钡与TMHD在正戊烷或正己烷中制备了无水β-二酮钡盐(Ba[tmhd]2),随后用五乙烯六胺为辅助配体(L)制备了挥发性更好的无水复合配体钡盐(Ba[tmhd]2.L),并通过热重分析技术比较了各前驱盐的挥发性,结果表明:辅助配体五乙烯六胺对提高钡盐挥发性作用显著。     

TFA-MOD技术制备YBCO涂层导体影响因素研究

采用三氟乙酸盐-金属有机物沉积法(trifluoroacetic acid-metall organic deposition,TFA-MOD)制备YB-CO带材,不需要真空系统,成本低,是近年来制备YBCO涂层导体研究的热点之一.对采用TFA-MOD技术制备YBCO涂层导体中的工艺做了较为系统的介绍,包括制备前驱物溶液、涂敷、低温烧结、高温烧结等环节,分析了加热温度,升温速率,水分压等参数的影响.并且讨论了如何从工艺环节提高YBCO涂层导体的性能.     

化学溶液法在LaAlO3单晶基体上制备YBa2Cu3O7-x薄膜的研究

采用三氟乙酸盐-金属有机沉积(TFA-MOD)法在LaAlO3单晶基体上成功地制备了YBa2Cu3O7-x超导薄膜(简称YBCO薄膜),并比较系统地研究了烧结温度对YBCO薄膜的影响。在烧结温度为820℃时,所制备的YBCO薄膜完全呈c-轴取向,无a-轴取向的晶粒和杂质相存在,YBCO薄膜的表面无裂纹存在,表面平整,超导转变温度Tc≈90K,转变宽度ΔTc=1K,临界电流密度(Jc)可达1.2MA.cm-2(77K,0T)。     

沉积温度对化学水浴法CdS薄膜物理性质的影响

研究了化学水浴法制备的CdS薄膜微观结构与其带隙宽度的关系。采用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和能谱仪(EDS)等对不同沉积温度下制备的CdS薄膜的生长速率、晶体结构、光学性质、表面形貌和薄膜组分及其相互间关系进行了研究。随着沉积温度升高,薄膜沉积速率变快,H(002)晶面间距相应增加,带隙宽度逐渐下降。同时CdS薄膜的表面变得更为光滑。结合能谱分析发现,随着沉积温度上升,CdS薄膜的中硫的含量相应增加,薄膜中Cd/S原子比例更加接近于1∶1。CdS薄膜晶格常数的增加造成了带隙宽度的下降。而晶格常数的变化则归因于沉积温度的变化对薄膜中硫的含量的影响。沉积温度上升会促进OH-离子与硫脲的反应,加速S2-离子的释放,从而导致溶液中S2-离子浓度上升。在CdS薄膜的生长过程中会有更多硫进入到薄膜中,使得薄膜中的硫空位减少。而硫空位的减少会使薄膜晶体结构更加完整,导致晶格常数上升,更加接近于体材料的晶格常数。     

银电极组成对负温度系数热敏电阻电性能的影响

本工作通过研究含铅的银电极与无铅的银电极对负温度系数(NTC)热敏电阻电性能、结构的影响,探讨了含铅银电极中铅组分对NTC热敏电阻性能的影响机理.实验结果表明:含铅银电极的热敏电阻与无铅银电极的热敏电阻相比,在电性能上,阻值离散性较小,老化可靠性较好;在结构上,含铅的银电极与NTC陶瓷界面处扩散反应程度更大,银电极能够和NTC瓷体很好地结合.分析认为电极/陶瓷界面的结构质量是影响NTC热敏电阻阻值的离散性和老化可靠性的重要原因.在研究基础上,对NTC热敏电阻用高性能、无铅银电极浆料研制的工作方向进行了探讨.     

PAHFCVD金刚石膜表面形貌的研究

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜、碳化钛/金刚石复合膜、掺硼金刚石薄膜的制备。制备条件分别为:V(CH)4∶V(H2)=3∶100,载气流量5~50 cm3.s─1,钛源钛酸异丙酯(Ti[OC3H7]4),硼源硼酸三甲酯(BC3O4H9),基体温度820~860℃,基体偏压300 V,沉积气压4 kPa。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量扩散电子谱(EDX)等分析手段对PAHFCVD金刚石膜、金刚石复合膜和掺硼金刚石膜进行了表征。结果发现,金刚石/碳化钛膜和掺硼金刚石膜主要晶面为(111)面。     

金属有机沉积法制备YBCO薄膜的研究进展

钇钡铜氧(YBCO)涂层导体因具有高临界转变温度(Tc)、高临界电流密度(Jc)和高不可逆场(Hirr)而成为最有应用前途的超导材料.但是,高昂的生产成本限制了YBCO带材的大规模应用.YBCO带材是在薄金属基带上通过外延生长的方法获得并具有良好结晶度和机械强度的超导涂层,而不是采用粉末套管法.金属有机沉积技术(MOD)是一种有效的超导层制备方法,与其他方法相比,它具有不需真空设备、可精确调节薄膜组分以及可实现批量生产等优点.因此,MOD在YBCO带材的生产中具有广阔的应用前景.传统MOD是以金属三氟乙酸盐(TFA)为原料,在热解过程中,TFA前驱体薄膜的热分解导致薄膜厚度急剧减小,薄膜内应力增加.为了避免薄膜龟裂,原始的热解时间需要10～20 h,漫长的热解时间不符合带材的低成本制备要求.因此,研究人员不断改进MOD工艺,在确保YBCO薄膜超导性能的同时大幅缩短了热处理时间.随着研究人员对MOD工艺的不断改善,MOD工艺经历了从传统三氟乙酸盐?金属有机沉积法(TFA?MOD)到低氟三氟乙酸盐?金属有机沉积法(LF?MOD),再到无氟?金属有机沉积法(FF?MOD)的发展变化.目前,通过调节FF?MOD结晶过程的温度和氧分压,YBCO薄膜的外延生长速率已经达到100 nm/s.此外,近年来通过缩小第二相纳米颗粒尺寸来提高YBCO薄膜磁通钉扎性能的研究取得了长足进展.研究人员通过两步加热工艺和制备纳米颗粒的胶体溶液,成功将第二相纳米颗粒的尺寸减小到10～15 nm,Jc(77 K,1 T)从0.1 MA/cm2增大到0.45 MA/cm2.本文按照金属有机沉积法制备YBCO薄膜的发展路径综述了TFA?MOD、LF?MOD和FF?MOD的研究进展,并在此基础上对近年来化学溶液法制备长带和提高YBCO薄膜磁通钉扎性能的主要研究进行了综述和展望.     

热处理温度对MOD-YBCO薄膜微结构和超导电性的影响

采用TFA-MOD法在LaAlO3基体上制备YBCO薄膜,热处理温度为780-860℃。XRD结果表明,热处理温度在780-820℃之间时,随着热处理温度的提高,YBCO薄膜中BaF2逐渐减少,a轴生长的晶粒和杂质相减少,c轴生长的晶粒增加;热处理温度在820-860℃之间时,随着热处理温度的升高,薄膜中a轴生长的晶粒增加,c轴生长的晶粒减少;SEM分析发现,YBCO薄膜表面较平整,无裂纹;超导性能测试结果表明,热处理温度为820℃的YBCO薄膜的临界电流密度Jc可达1 MA.cm^-2（77 K,0 T）。     

Synthesis, characterization and thermostability of tris（2,2,6,6-tetramethyl-3,5- heptanedionato）yttrium（III）

The metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) technique is a promising process for high temperature superconductor YBa2Cu3O7-δ(YBCO) preparation. In this technique, the purity, evaporation characteristics and thermostability of adopted precursors will decide the quality and reproducible results of YBCO film. In the present report, tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)yttrium(III)(Y(TMHD)3) was synthesized by the interaction of yttrium nitrate hydrate with TMHD in methanol solution, and its structure was identified by FTIR, 1 H NMR, 13C NMR and EI-MS spectroscopy. Subsequently, the thermal property and the kinetics of decomposition were systematically investigated by non-isothermal thermogravimetric analysis methods (TGA) at different heating rates in streams of N2,and the average apparent activation energy of evaporation process was evaluated by the Ozawa, Kissinger and Friedman methods. The possible conversion function was estimated through the Coats-Redfern method to characterize the evaporation patterns and followed a phase boundary reaction mechanism by the contracting area equation with average activation energy of 88.9kJ/mol.     

直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的研究

通过在传统热丝化学气相沉积装置中引入直流等离子体，设计了直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的设备，设备中既包括相互独立的灯丝电压和施加的偏压。通过调节偏压可以控制所形成的等离子体的偏流。在这一改进的系统中研究了金刚石薄膜形核和生长过程，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）分析了金刚石的样品，结果表明，施加偏压不仅能大大促进金刚石的形核密度（10^10cm^-2）、提高金刚石薄膜的生长速率，金刚石薄膜的取向也随机取向变为（111）定向生长。