高温超导材料与技术的发展及应用

近一个世纪以来,超导理论、超导材料和超导应用技术已经取得了重大的发展,尤其是新近发展的具有很高实用性能的高温超导(HTS)材料与技术,已开始从实验研究走向实际应用阶段．该文简要介绍了高温超导(HTS)材料的发现历史,阐述了HTS带材、块材和薄膜的制备工艺及特性,总结了HTS材料在强电和弱电领域中的应用发展现状．     

在多晶银基片上制备YBCO织构膜的研究

采用ＹＢＣＯ烧结靶平面磁控溅射，原位处理工艺，在多晶银基片上进行镀制高温超导薄膜的研究。经过大量实验，研究了沉积温度、真空度、氩氧比对膜层结构、性能的影响。并在温度为７００℃、真空度为１８Ｐａ、氩氧比为１：１，靶电流为１～２Ａ的条件下，获得了具有ｃ轴织构的ＹＢＣＯ超导薄膜。     

钙钛矿型介质薄膜的制备及其晶体结构的研究

采用脉冲激光沉积法，在SrTiO3基片上，外延生长超导薄膜YBCO、半导体薄膜PBCO和铁电体薄膜BaTiO3。利用X-射线衍射分析方法，研究了过程参量、基板温度、气体压力和激光通量等因素对膜的晶体结构和电子性能的影响。     

新材料与新工艺

高温超导材料 高温超导材料一般是指在液氮温度（零下１９６摄氏度）电阻可接近零的超导材料。飞同样直径的高温超导材料和普通铜材料相比，前者的导电能力是后者的１００倍以上，并具有输电损耗小，制成器件体积小、重量轻。效率高等特点，正在用于研制开发新一代超导变压器。超导限流器、超导电缆、超导电机、超导磁分离装置。超导磁拉晶生长炉、超导磁悬浮列车以及核磁共振人体成像仪等产品。这些产品可以在能源、交通、环保、医疗、军事等领域产生巨大效益。 我国第一条铋系高温超导线材生产线已正式投产，这标志着我国超导产业化生产已…     

高温超导体及其电力应用研究

随着近年来高温超导材料所取得的进展,高温超导电力技术的应用已将成为现实.在美国、日本、中国及欧洲都相继开展超导电力应用的研究,如高温超导故障限流器、高温超导输电电缆、高温超导变压器等,有的已经研制出样机并将投入实验和运行.可以预测,超导技术将是21世纪具有战略经济意义的高新技术,而超导电力技术很可能首先商品化形成规模产业,从而将带动整个电力工业的革命.并概述了高温超导体特性、高温超导电力应用研究现状并提出了要解决的关键技术和理论问题.     

全化学法制备缓冲层和YBaCuO超导涂层

用化学溶液沉积法,尤其是金属有机物沉积法（MOD）制备第二代超导带材,包括缓冲层和YBaCuO涂层,在当前超导带材研究中具有重要的意义．因为其成本低、操作简单、便于规模化生产,可能成为制备高温超导带材最有前途的方法．文内详述了用化学气相沉积,化学溶液沉积,电泳共沉积以及超声雾化热分解等方法制备YBaCuO超导涂层的国内外进展,介绍了在LaAlO3单晶上以及金属基带上制备钙钛矿结构缓冲层的主要种类和特征,也介绍了当前研究的热点之一,导电缓冲层的作用、制备方法和研究进展．     

我国首台兆瓦级高温超导电机研制成功

中国船舶重工集团公司第七一二研究所研制的国内首台1000kW高温超导电机通过了科技部验收,标志着我国已经具备了兆瓦级高温超导电机设计、制造能力,成为国际上少数几个掌握高温超导电机关键技术的国家之一。七一二所多年来一直从事超导应用研究工作,是我国最早从事超导电机研究的单位,2012年完成科技部863计划重点项目"1000kW高温超导电动机"的研制,突破了高温超导电机的主要     

高温超导微波带通滤波器的研制

对高温超导带通滤波器进行了设计、制作和测试。为解决超导薄膜衬底相对介电常数大、没有相应的图表可供参考及其尺寸小的问题,对通常带通滤波器的设计方案进行了改进,标准超导带通滤波器在温度Ｔｃ以下的测试结果出现带通滤波器的性质,因此表明这种改进是可行的。     

新技术 新产品

高温超导电缆材料日本东京电力公司和住友电气工业公司联合开发的一种高温超导电缆材料,可将送电过程中的电力损耗减少到原来的１／１０。高温超导材料的导电温度比通常的超导材料高,为－１９６℃。由于高温超导材料导电性能差,研究人员通过特殊加工增加了其导电能力。...     

高温超导薄膜微波表面电阻测试方法

介绍一种工作在12 GHz附近的高温超导薄膜微波表面电阻Rs测试系统,该系统采用低损耗高介电常数的蓝宝石构成工作在TE011+δ谐振模式的介质谐振器,在77 K时,利用它对高温超导薄膜的微波表面电阻Rs进行测试,提高了整个测试系统的品质因素,可成功地用于单片φ 50.8 mm较大超导薄膜的无损伤测试,整个测试系统体积小、操作方便,且所需实验条件简单,测试灵敏度高,具有简便、快捷、适合于工业化生产检测的特点。     

准分子激光淀积氧化物薄膜

自1987年贝尔实验室首次用脉冲准分子激光制备出高温超导薄膜以来,脉冲激光淀积技术已得到了蓬勃发展,现在已成为最好的薄膜制备技术之一。本文简要介绍了准分子激光的原理、PLD的原理以及用准分子激光脉冲淀积氧化物薄膜的工艺及其所表现的诸多优势。     

Study on pulsed laser ablation and deposition of ZnO thin films by L-MBE

ZnO,as a wide-band gap semiconductor,has recently become a new research fo-cus in the field of ultraviolet optoelectronic semiconductors. Laser molecular beam epitaxy(L-MBE) is quite useful for the unit cell layer-by-layer epitaxial growth of zinc oxide thin films from the sintered ceramic target. The ZnO ceramic target with high purity was ablated by KrF laser pulses in an ultra high vacuum to deposit ZnO thin film during the process of L-MBE. It is found that the deposition rate of ZnO thin film by L-MBE is much lower than that by conventional pulsed laser deposition(PLD) . Based on the experimental phenomena in the ZnO thin film growth process and the thermal-controlling mechanism of the nanosecond(ns) pulsed laser abla-tion of ZnO ceramic target,the suggested effective ablating time during the pulse duration can explain the very low deposition rate of the ZnO film by L-MBE. The unique dynamic mechanism for growing ZnO thin film is analyzed. Both the high energy of the deposition species and the low growth rate of the film are really beneficial for the L-MBE growth of the ZnO thin film with high crystallinity at low temperature.     

溅射时氧氩气体比例对YBCO高T_c超导靶表面成分的影响

本文研究了氧氩气体比例对溅射法制备ＹＢＣＯ高Ｔｃ超导薄膜的质量的影响情况，对氧氩气体在１：４和由１：４变为１：７及由１：７变为１：４的情况进行了研究，得到了一些有意义的结果。     

离轴倾角磁控溅射生长氧化锌薄膜及其物性研究

宽禁带半导体ZnO具有高激子束缚能(60MeV)、低生长温度和低成本等诸多优势,是一种理想的紫外光电材料.作为光电器件的核心部分,薄膜质量是影响器件性能和表现的关键.因此,高质量ZnO薄膜的制备具有重要研究意义.相比于分子束外延和金属有机化学气相沉积等薄膜生长方法,磁控溅射技术具有明显的成本优势,并且适于大尺寸薄膜的生长,是薄膜生长工业中利用率最高的一种技术手段.采用新型共溅射磁控溅射系统,以离轴倾角溅射方式在硅基片上沉积一系列ZnO薄膜,探究了溅射功率和生长气氛等主要工艺参数对ZnO薄膜的形貌、结构和发光等物性的影响.     

利用正硅酸乙酯制备二氧化硅膜

以正硅酸乙酯为原料，利用微波等离子体化学气相沉积法在低温条件下在Si基片上制备了SiO2膜，着重研究了正硅酸乙酯注入位置对SiO2膜结构的影响．实验表明，在利用等离子体化学气相沉积法制备SiO2膜时，表面反应是低温条件下获得高质量膜的重要条件之一；同时射频偏压的使用有利于提高膜的致密度．     

脉冲激光沉积（PLD）原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广，最有希望的制膜技术。通过从激光与材料相互作用理论出发：分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布，以LCMO为对象，对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材一衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究，得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数。同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析，结果表明脉冲激光沉积（PLD）是一种很好的镀膜方法，所制备的膜质量较好。     

脉冲激光沉积(PLD)原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广,最有希望的制膜技术.通过从激光与材料相互作用理论出发,分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布,以LCMO为对象,对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材-衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究,得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数.同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析,结果表明脉冲激光沉积(PLD)是一种很好的镀膜方法,所制备的膜质量较好.     

室温非晶硅薄膜热电阻温度系数研究

用离子束增强沉积（IBED）方法,在SiO2/Si衬底上沉积了非晶硅薄膜和注氢的非晶硅薄膜。研究薄膜的电阻温度系数（TCR）随制备工艺的变化,分析非晶硅薄膜电阻的稳定性对电阻温度系数的影响。本征非晶硅电阻太大,虽然经过适当地退火后,TCR能够达到6.39%K-1,但是电阻值还是过高,不适合制作器件。经过硼掺杂的非晶硅薄膜,电阻显著下降,相应的TCR可以达到6.80%K-1。制作的氢化非晶硅薄膜的电阻温度系数（TCR）高达8.72%K-1,且制作工艺简单,与常规集成电路工艺兼容性好。用离子束增强沉积的非晶硅薄膜可以用于制备红外探测仪。但实验还存在着重复性不好等问题,需要作深入的实验研究。     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—Part Ⅰ Simulation of CVD diamond film growth under Joe-Badgwell-Hauge model

The growth of {100} oriented CVD (Chemical Vapor Deposition)diamond film under Joe-Badgwell-Hauge (J-B-H) model is simulated at atomic scale by using revised KMC (Kinetic Monte Carlo) method. The results show that: (1) under Joe's model, the growth mechanism from single carbon species is suitable for the growth of {100} oriented CVD diamond film in low temperature; (2) the deposition rate and surface roughness () under Joe's model are influenced intensively by temperature ()and not evident bymass fraction of atom chlorine; (3)the surface roughness increases with the deposition rate, i.e. the film quality becomes worse with elevated temperature, in agreement with Grujicic's prediction; (4) the simulation results cannot make sure the role of single carbon insertion.     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—Part I simulation of CVD diamond film growth under Joe—Badgwell—Hauge model

The growth of {100} oriented CVD( Chemical Vapor Deposition) diamond film under Joe-Badgwell-Hauge(J-B-H) model is simulated at atomic scale by using revised KMC(Kinetic Monte Carlo)method.The results show that:(1) under Joe‘s model,the growth mechanism from single carbon species is suitable for the growth of {100} oriented CVD diamond film in low temperature;(2) the deposition rate and surface roughness(Rq) under Joe‘s model are influenced intensively by temperature(Ts) and not evident bymass fraction Wc1 of atom chlorine;(3) the surface roughness increases with the deposition rate.i.e.the film quality becomes worse with elevated temperature,in agreement with Grujicic‘s prediction;(4) the simulation results cannot make sure the role of single carbon insertion.