离子束溅射法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜

采用 YBa_2Cu_3O_(7-x)靶材,用离子束溅射法在多种衬底上得到了接近化学计量的YBa_2Cu_3O_(7-x)单相超导薄膜。     

YBa_2Cu_3O_（7－δ）超导薄膜的辐射性质

由大量实验结果的分析，给出了ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿（７－δ）超导薄膜的辐射性质对频率和温度的依赖关系。样品超导态和正常态的辐射性质（以反射比Ｒ为主）对比表明，两个不同态下的Ｒ无论在数量上还是形状上均存在明显的差别。表面处理对样品的辐射性质有很大影响，好的表面再处理甚至能使劣质样品获得具有可与单晶相比的优良性质。本文实验结果为超导薄膜的应用，诸如防辐射屏、超导辐射计、光控开关、舰天用半导体─—超导体混合式电子仪器等的设计提供依据。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)外延薄膜中二维钉扎效

在几个恒定磁场中,测量了不同磁场取向下ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７外延薄膜的电阻转变曲线。实验结果表明,由不同约化电阻判据确定的特征温度Ｔ＊、有效钉扎势Ｕ以及临界电流密度Ｊｃ均随着磁场与膜面的夹角增大而变化,并表现出相同的变化规律。在夹角小于７５范围内,本征钉扎机制起支配作用;而在９０附近,沿ｃ轴方向的二维缺陷等对磁通线的钉扎作用十分明显。     

用Monte-Carlo法对制备Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜过程的模拟

本文利用蒙特卡洛方法对Ｙ１Ｂα２Ｃｕ３Ｏ７－δ超导薄膜制备过程中， Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ的溅射和沉积过程进行了模拟，得到了按各种角分布溅出的Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ三种原子的沉积粒子数随Ｒ，ｚ的变化规律，并通过计算结果与实验结果的比较初步确定了Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ三种原子在被溅出时的角分布。     

前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮对YBa2Cu3O7-δ膜形貌和性能的影响

用三氟乙酸金属有机物沉积(TFA-MOD)方法在LaAlO3(100)基底上生长YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜,研究了向前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对YBCO薄膜微结构和超导性能的影响.涂膜在氧气环境中进行200～250℃热解,再经775℃氩气环境下结晶后获得YBCO超导薄膜.在相同热处理条件下,未添加PVP的前驱液制得的YBCO薄膜临界电流密度为4050A/cm2,添加PVP的前驱液制得的YBCO薄膜临界电流密度为5800A/cm2.后者表现出较少的孔洞,较强的c轴取向,较纯的双轴织构和较高的临界电流密度.因此,向前驱液中添加PVP的化学方法可以改进YBCO涂层导体的MOD制备过程.总压,氧分压和热处理温度等工艺条件将进一步优化,以提高临界电流密度.     

超导YBa_2Cu_3O_(7+δ)/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa_2Cu_3O_(+δ)(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料, 经过特殊的制备工艺, 合成不同含量的超导YBCO/硅橡胶高分子复合材料, 分别测量样品的压敏效应和介电特性. 结果表明, 在不同应力作用下, 样品电阻值的变化范围在1～4个数量级. 样品电阻值随测量温度的降低(300~50 K)呈下降趋势, 测量温度降到90 K时, 样品电阻值发生突变, 但在90~50 K没有观察到超导零电阻现象. 室温下, 样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小, 介电损耗随测量频率的增大先增大后减小. 随着YBCO含量的增加, 形成的超电容网络微观结构也就越多, 样品的电阻逐渐减小电流加大, 导致超电容中电解质的极化强度有所增加, 两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大.     

斜切基片上c-取向YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的生长特性及开裂行为

用脉冲激光沉积方法在斜切SrTiO3 (0 0 1)基片上制备了YBa2 Cu3 O7 δ薄膜 ,并用原子力显微镜、X射线衍射仪及透射电镜研究了薄膜表面形貌、取向特征、结晶性和显微结构。结果表明 ,薄膜表面呈“台阶 台面”结构 ,并伴有与台阶边缘垂直的裂纹产生 ,说明薄膜以“台阶流动”方式生长 ;而且薄膜具有c 轴取向 ,但其结晶性不好。在薄膜中没有观察到a b孪晶的存在。薄膜的开裂和结晶性较差均是由于斜切基片台阶表面晶格四方畸变抑制了薄膜正交转变时a b孪晶的产生 ,而使晶格错配应变不能释放造成的。     

Sb_2O_3掺杂对YBa_2Cu_3O_（7－δ）超导性质的影响

研究了Ｓｂ２Ｏ３掺杂的多晶ＹＢａ２Ｃｕ２Ｏ７－δ超导体的超导转变温度和输运临界电流密度Ｊｃ（Ｂ）在磁场中的行为。测量了超导性能对该掺杂浓度的依赖关系。适当浓度的掺杂可使Ｊｃ至少提高一个数量级。对掺杂样品进行了扫描电镜微结构观测和Ｘ射线结构分析。     

低氟化学溶液法制备REBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜

提出了一种低氟溶液制备REBa2Cu3O7-x(REBCO)超导薄膜的方法。以醋酸盐为原料,二乙烯三胺、丙烯酸、三氟乙酸为反应物,甲醇为溶剂,制备了含有无氟RE盐(RE=Y、Yb、Nd),无氟Cu盐和含氟Ba盐的低氟REBCO前驱溶液。该溶液中氟含量只有传统的All-TFA溶液中氟含量的30%。利用该溶液制备REBCO薄膜,减少了热分解过程中HF气体的释放量,缩短了热分解周期。利用X射线小角掠射对薄膜热分解过程进行了分析,结果表明,低氟化学溶液法所得凝胶膜在热分解后,形成了RExBayFz化合物,避免了BaCO3相的形成,从而可获得高性能的REBCO薄膜。     

YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体的热稳定性

采用 TG-DTA 法研究了四方相、正交相以及含有少量四方相的正交相 YBa_2Cu_3O_(7-(?))在空气中室温至900℃区间的热稳定性。实验结果表明,四方相 YBa_2Cu_3O_(7-(?))在加热过程中不断吸氧,450℃时吸氧速度最快,在此温度下进行热处理时可使四方相全部转变为正交相并伴随有样品的增重。由室温到450℃左右,正交相 YBa_2Cu_3O_(7-(?))小量连续失氧,缓冷时转变完全可逆,这是鉴别该超导体是否为纯正交相的两种重要特征。     

单相多晶YBa_2Cu_3O_(7_δ)超导体的力学性质

本文研究了YBa_2Cu_3Q_(7-σ)高温超导沐的力学性质,给出了该超导材料在室温和—196℃下的强度极限和弹性模量,指出了样品成型压力对力学性能的影响,这些结果对超导材料的机理研究和加工、应用都是不可缺少的。     

YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体合成机理

采用 TG-DTA 热分析和 X 射线衍射相结合的方法,研究了由不同原料制取单一相 YBa2-Cu_3O_(7-(?))超导体的合成反应机理。试验结果表明,YBa2Cu_3O_(7-(?))的形成经历两个反应阶段,首先形成 BaCuO_2和 Y_2Cu_2O_5,随后这两个二元复合氧化物化合形成 YBa2Cu_3O_(7-(?))。各步反应温度受钡盐种类控制,采用 Ba(NO_3)_2原料,在750℃即可表现出超导性,T_c 达86K。     

Sol－Gel法制备YBa_2Cu_3O_（7－δ）－Ag_x复合超导材料的显微

研究采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ－Ａｇｘ复合超导材料的显微结构与性能的关系，Ａｇ的加入能使ＹＢ２Ｃｕ３Ｏ７－δ相晶粒细化，结晶度提高，致密度增加，晶界无序区域变窄，这些都有利于材料性能的提高，但过多的加入Ａｇ则导致材料性能下降．对Ａｇ的作用机理作了初步探讨．     

In_2O_3/Si衬底上的YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜的特性研究

本文介绍用直流平面磁控溅射方法制备In_2O_3导电薄膜,以该导电薄膜为缓冲层,在硅衬底上沉积YBCO高温超导薄膜。用大直径平面磁控溅射,原位退火方法制备YBCO超导薄膜,用In_2O_3缓冲层来减少YBCO薄膜和Si衬底之间的相互扩散。所制得的YBCO高温超导薄膜的零电阻温度为81K,转变温度为98K,用X光衍射(XRD)方法来分析其微结构,结果表明其微观结构是C轴择优取向。用俄歇微探针(AES)来研究YBCO和In_2O_3、In_2O_3和Si之间的相互扩散情况,结果表明In_2O_3导电缓冲层基本上阻挡住YBCO和Si之间的相互扩散。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)结构转变中氧含量与X射线衍射轮廓的关系

用 X 射线衍射法仔细观察了高 T_c 超导材料 YB_2Cu_3O_(7-x)中四方与正交相的结构转变过程,认为此类结构转变属二级或近似二级相变。它与样品经不同温度退火后的氧含量密切有关,表现在其 X 射线衍射轮廓上的某些细微变化可用来判别其氧含量的范围,以及其吸,放氧过程;如将氧的有序化或作为一种序参量来讨论该材料的超导电性能将是非常有用的。     

溶胶凝胶法制备YBa_2Cu_3O_（7－δ）超细粉体及其性质

用柠檬酸盐强的螯合作用，可以制得钇、钡、铜稳定的配位化合物，由溶胶－凝胶法使其转变成Ｙ＿２Ｏ＿３、ＢａＣＯ＿３、ＣｕＯ超微细粉的均匀混合物、９３０℃下制得单一相的ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿（７－δ）粉体，粒径约１００ｎｍ。对ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿（７－δ）合成反应的动力学进行了研究，对溶胶凝胶法制得的ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿（７－δ）超细粒子进行的测定表明，其粒度、纯度、烧结性和超导性能形成上都比固相合成反应为优。     

涂层溶液粘度对SmBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜结构和性能的影响

采用自主开发的无氟化学溶液沉积法在(00l)LaAlO_3单晶片上制备了SmBa_2Cu_3O_(7-x)(SmBCO)超导薄膜,研究了涂层溶液的粘度对SmBCO超导薄膜织构、微结构及超导性能的影响。通过调节前驱溶液中高分子的添加量来调控涂层溶液的粘度。结果表明,不同高分子添加量的涂层溶液制备的薄膜均具有较好的c轴单晶取向,其中高分子添加量为4%的涂层溶液制备的超导薄膜表面更加平整、致密,显示了良好的晶粒连接性。此外,该粘度的涂层溶液制备的薄膜超导转变温度为89.5K,临界电流密度(65K,自场)达到1MA/cm~2以上,显示了较好的超导电性。     

YBa_2Cu_3O(7-x)超导粉的合成及其质量鉴别

用红外光谱测定 YBa_2Cu_3O_(7-x) 合成过程中碳酸根含量的变化,用燃烧-气相色谱法测定碳含量,以此作为判据,评定合成粉品质,并由此确定 YBa_2Cu_3O_(7-x) 的合成工艺。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜的BaCl2/BaF2-MOD法制备及超导特性研究

传统三氟乙酸金属有机化学溶液沉积法(TFA-MOD)制备YBa₂Cu₃O_7-δ (YBCO)超导层,Ba倾向于与F结合,从而避免BaCO₃的形成。本工作开展了新型基于BaCl₂/BaF₂途径的化学溶液法生长YBCO超导薄膜的研究。重点研究了添加Cl对YBCO薄膜晶粒取向、微观结构和超导性能的影响,并通过生长反应的热化学计算,分析了BaCl₂途径YBCO薄膜的物相转变机制。结果表明:添加Cl有利于抑制a轴晶粒取向,促进c轴晶粒成核。添加Cl的YBCO双层膜起始转变温度(Tc-onset)没有明显变化,约为89.6 K,其临界电流密度(Jc)显著提升, Jc达到2.07 MA/cm²(77K,自场)。此外,生长反应过程的物相转变分析表明Cl优先与Ba结合形成BaCl₂,有效避免BaCO₃的形成。本研究结果表明:添加Cl对制备YBCO超导厚膜有促进作用,这为MOD法制备YBC...     

新型自润滑YBa_2Cu_3O_7/Cu复合材料的制备及性能

采用草酸盐共沉淀法制备了YBa2Cu3O7(YBCO)粉体,利用真空热压烧结法制备了不同质量分数的YBCO/Cu复合材料,测定了YBCO/Cu复合材料的密度、硬度和电导率,利用MMU-5GA磨损试验机对YBCO/Cu复合材料进行了摩擦磨损试验。采用XRD、SEM和TEM对YBCO粉体及YBCO/Cu复合材料的微观结构、磨损表面形貌及物相组成进行了表征。研究了YBCO质量分数对YBCO/Cu复合材料组织及性能的影响。结果表明:所制备的YBCO粉体物相为Y123相,其层状结构明显,粉体纯度高、杂质少,粒度达到纳米级;纳米YBCO可显著细化YBCO/Cu复合材料的基体组织,提高复合材料的摩擦学性能。随着YBCO质量分数增加,基体组织中纳米YBCO颗粒分布均匀度降低,逐渐出现团聚;YBCO/Cu复合材料的电导率和密度降低,硬度先升高后降低,摩擦系数逐渐减小。3%YBCO/Cu复合材料的摩擦磨损性能最好。YBCO/Cu复合材料强化机制为Orowan强化、热错配强化和细晶强化;其磨损机制主要为塑变磨损、磨粒磨损和疲劳剥落。