离子束溅射原位淀积高温超导薄膜的机理与实验研究

理论计算了氩离子束溅射Y－Ba－CU－O靶的组分原子溅射率，得出了溅射过程中存在Cu原子溅射率偏低的“择优溅射”效应。通过分析原位形成高温超导薄膜的实现条件，表示出了离子束溅射原位成膜的基本过程。实验上采用分子氧辅助淀积技术，用离子束溅射法原位外延出YBa2Cu3O(7-δ)超导薄膜。讨论了实验条件对薄膜特性的影响。所得到的实验结果与理论分析相一致。     

高温超导GdBa2Cu3O7-δ薄膜阵列微桥器件研究

在高 Tc超导 Gd Ba2 Cu3 O7-δ薄膜上 ,采用光刻技术制成 2× 4阵列微桥单元及多元器件 ,对器件性能在液氮温度下进行了系统的观测 ,实验表明 ,Gd Ba2 Cu3 O7-δ薄膜超导性能优异 ,稳定性很好 ,桥区尺寸较小的微桥呈现与双晶晶界结相似的 - 特性 ,可能具有弱连接行为 ,而多单元串接微桥器件出现的多台阶式的特性 ,可望在红外探测计量及高频方面获得重要应用。     

大面积双面高温超导薄膜研究进展

大面积双面YBa2Cu3O7-δ高温超导薄膜具有优异的微波电学性能,在高端微波器件与电路中有着重要的应用。本文主要结合我们的工作介绍国内外大面积双面超导薄膜的研究工作进展,并着重结合器件应用要求进行相关讨论。     

电子束刻蚀超导膜的实验研究

本文论述了扫描电子束对YBa2Cu3O7-超导膜进行干法刻蚀的实验研究;试验了电子束工艺参数对刻蚀效果的影响;初步讨论了超导膜改性的机制。扫描电子束能使被刻蚀的超导膜局部改性为非超导膜,将为干法制备超导器件提供一个有效的方法。     

（Y0.6Ca0.4）（SrBa）（Cu0.5B0.5）Cu2O7—δ的电子晶体学研究

(Y0.6Ca0.4)(SrBa)(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ晶体是在YBa2Cu3O7-δ超导材料中用Ca、Sr、B原子分别部分取代Y、Ba、Cu.实验表明不同量B的掺入使晶体失去超导性质,而同时再掺入Ba和Ca则又恢复超导电性[1].对其晶体结构的研究可望有助于解释这些现象.本文用高分辨电子显微学与电子衍射相结合的电子晶体学图像处理方法[2]研究了该晶体的结构.目的是先通过对高分辨电子显微镜作解卷处理,测定出低分辨率的晶体结构,然后从解卷像出发,结合电子衍射数据进行相位外推,得到能分辨出所有原子的晶体结构像.     

Epitaxial growth of LaMnO3 buffer layers for YBa2Cu3O7-δ coated conductors using pulsed laser deposition

采用脉冲激光沉积技术在双轴织构的Ni95W5(Ni-5W)合金基底上外延生长了LaMnO3(LMO)薄膜作为涂层导体缓冲层,研究了沉积温度对LMO薄膜生长织构和表面形貌的影响.研究结果表明:沉积温度对LMO薄膜的表面形貌有一定的影响;在沉积温度为650℃时,LMO薄膜具有良好的(00l)取向,薄膜表面平整均匀,光滑致密,其均方根粗糙度在2 nm以下;而且,在此LMO缓冲层上外延生长的YBa2Cu3O7-δ超导层具有良好的双轴织构,超导转变温度Tc为92 K,转变宽度小于1K,临界电流密度Jc为5.3×105A/cm2(77 K,自场).     

（001）SrTi03衬底上的Ba0．7 Sr0．3 Ti03／YBa2Cu3O7—δ外延生长薄膜的界面结构研究

本文利用透射电子显微学和高分辨电子显微学研究了SrTiO3衬底上的Ba0.7 Sr0.3 TiO3／YBa2 Cu3 O7-δ(BST／YBCO)外延薄膜的界面结构，结果表明在BSt/YBCO界面形成了阶梯(step-terrace)结构，同时BST外延膜生长良好。在YBCO薄膜表面形成梯形结构后，也可能按照台阶生长(step-flow)模式生长出完好的BST薄膜。     

(001)SrTiO3衬底上的Ba0.7 Sr0.3 TiO3/YBa2 Cu3 O7-δ外延生长薄膜的界面结构研究

本文利用透射电子显微学和高分辨电子显微学研究了SrTiO3衬底上的Bao7Sr0.3TiO3/YBa2Cu3O7-δ(BST/YBCO)外延薄膜的界面结构.结果表明在BST/YBCO界面形成了阶梯(step-terrace)结构,同时BST外延膜生长良好.在YBCO薄膜表面形成梯形结构后,也可能按照台阶生长(step-flow)模型生长出完好的BST薄膜.     

高温超导氧化物(Y0.6Ca0.4)(Sr2-xBax)(Cu0.5B0.5)Cu7O7-δ的电子衍射研究

在超导材料YBa2Cu3O7-δ中,用Ca、Sr、B原子分别部分取代Y、Ba、Cu,制成(Y0.6Ca0.4)(Sr.Ba)(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ晶体.随着B掺入量的增加,晶体的超导电性逐渐消失,但如果同时掺入Ba和Ca其超导性则可恢复[1].本文用电子衍射方法,测定了x=0.5、x=1.0、x=1.5三种样品的晶胞参数和可能空间群.     

超导薄膜光学开关

日立中心研究实验室利用溅射在氧化镁基片上2微米厚的YBa2Cu3O7层，制成超导薄膜光学开关，这种薄膜陶瓷是最近发现的高温超导化合物之一，在85 K和3000安/厘米2最大电流密度下电阻消失。该组 把0.5微米的沟槽刻入薄膜，两面附上电极。     

斜切基片上同质,异质外延薄膜的TEM研究

钙钛矿结构薄膜如铁电和高温超导薄膜有极大的应用前景和探索新型多元素氧化物薄膜的前途,因此它的外延生长机制引起人们的极大关注。不少人认为螺旋位错岛状生长是YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜的本征生长模式[1],因此薄膜表面的平整度极差,使器件应用尚不能达到实现。近些年来,人们对于SrTiO3(STO)基片表面的重构处理作了大量的研究[1,2],得到平台形貌有利于改变钙钛矿结构薄膜的生长机制为台阶流动生长机制,可以得到表面平整的单晶薄膜。本文就是使用斜切1°和10°的STO(001)基片在激光镀膜仪中分别生长STO、YBCO薄膜,将所得薄膜用平…     

低氟溶胶-凝胶法制备的YBa2Cu3O7-δ薄膜的生长取向和超导性能研究

本文采用低氟溶胶-凝胶法在(001)取向LaAlO3(LAO)的单晶衬底上制备了YBa2Cu3O7-δ (YBCO)薄膜。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对薄膜的微观结构进行了表征分析,并用标准四探针技术对薄膜进行了超导电性能测试。实验结果表明,在湿度足够大的热处理气氛中制备的YBCO薄膜较在湿度相对较小的处理气氛中制备的薄膜具有更好的c轴生长织构和超导性能。根据经典的形核理论、化学反应热力学原理并结合所得到的实验结果,我们解释了在一定湿度条件下YBCO薄膜的结晶和生长机制。研究表明残留在YBCO薄膜中的第二相会引起晶格畸变,进而诱发a轴取向YBCO晶粒的形成,且热处理气氛中水蒸汽的含量对制备具有c轴取向且超导性能较好的YBCO薄膜有十分重要的作用。     

脉冲激光外延生长YBa2Cu3O7–δ涂层导体LaMnO3缓冲层

采用脉冲激光沉积技术在双轴织构的Ni95W5(Ni-5W)合金基底上外延生长了LaMnO3(LMO)薄膜作为涂层导体缓冲层,研究了沉积温度对LMO薄膜生长织构和表面形貌的影响。研究结果表明：沉积温度对LMO薄膜的表面形貌有一定的影响;在沉积温度为650 ℃时,LMO薄膜具有良好的(00l)取向,薄膜表面平整均匀,光滑致密,其均方根粗糙度在2 nm以下;而且,在此LMO缓冲层上外延生长的YBa2Cu3O7–δ超导层具有良好的双轴织构,超导转变温度Tc为92 K,转变宽度小于1 K,临界电流密度Jc为5.3×105 A/cm2(77 K,自场)。     

Ca置换Y引起的Y（Sr1.75B0.25）（Cu0.5B0.5）O7—δ晶体结构调制

常压下得到的YSr2Cu3O7-δ(YSCO)不是超导体,它属于四方晶系钙钛矿结构,用B置换一部分Cu,得到了YSr2(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ,具有无公度调制结构,但仍不是超导体.进一步用Ba部分置换Sr得到了Y(Sr2-xBax)(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ高温超导氧化物,其无公度调制波矢长度随x的增加而减短[1].再用Ca部分置换Y时,得到(Y1-yCay)(Sr2-xBax)(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ,仍为超导体.而且(x=1.5,y=0.3)时的超导转变温度比(x=0.5,y=0)时高出近20K[2].本文报道了该化合物晶体结构中的调制现象和规律.     

喷涂法制备超导薄膜

用钇、钡、铜的硝酸盐水溶液喷涂在氧化锆单晶基片上,已制备了零电阻温度为83.4K 的 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜。文中给出了 XRD、SEM 图和电阻温度曲线,并对结果进行了讨论a     

掺杂YBa2Cu3—xMxOy（M=Fe,Al,Zn）红外光谱的研究

首先报道并系统地研究了掺杂YBa_2Cu_(3-x)M_xO_y(M=Fe,Al,Zn)体系的红外光谱,证明了YBa_2Cu_3O_(7-δ)中:p1(630cm~(-1))红外峰在正交相中确实属于一维Cu—O链上氧空位诱导的准局域模和α轴上Cu_1—O_5—Cu_1局域模的叠加;p2(580cm~(-1))红外峰在高氧相中不能观测到是由于受二维电子气的屏蔽,而并非是二维CuO_2网络中氧空位诱发的Cu—O准局域振动模;p3(550cm~(-1))红外峰即沿c轴O_4—Cu_1—O_4局域振动模,由于YBa_2Cu_3O_(7-δ)的二维特性不受二维电子气的屏蔽效应的影响,因此它在正交相和四角相强度变化不明显。同时还讨论了掺杂对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导电性及结构的影响。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的离子束改性

本文主要研究了离子注入对YBa_7Cu_3O_(7-x)薄膜超导性质的影响.测量了Ar离子注入剂量与超导转变温度T_c之间的关系.实验结果表明,高质量的YBa_2Cu_3O_(7-x) 超导薄膜具有一定的抗辐照性.随着注入剂量的增加,临界电流密度I_c下降很快,但零电阻转变温度T_c却下降较慢.分析和讨论了离子注入对YBa_2Cu_3O_(7-x)中一维Cu-O链和二维Cu-O面的影响,探讨了离子束改性手段在YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜图形加工中应用的可能性.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体声子谱的动态研究

测定了YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体在室温至10K的中红外透射光谱,发现超导相YBa_2Cu_3O_(7-δ)相与其它相的中红外透射光谱存在巨大差异,且与超导性能密切相关.从声子选择定则的群论出发,讨论了强电子-声子耦合对高T_0超导电性的作用     

高温超导晶界结型经外探测器工作原理

提出了高温超导晶界结型红外探测器在液氮温区可能同时存在测辐射热和光致非平衡两种效应的工作原理，给出了两种效应的响应率计算式，并在实验上研制了性能指标较高的YBa2Cu3O7-x红外探测器。     

银掺杂氧化亚铜薄膜的制备及其光电性能

采用水热法以Cu片为基底,Cu(NO_3)_2为铜源,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为添加剂,通过调节Ag^+浓度,制备不同Ag掺杂Cu_2O(Ag/Cu_2O)薄膜。研究了样品的光电性能及电容-电压特性等,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对其晶体结构、形貌及组成进行了表征。结果表明,当体系中Ag^+浓度为0.03 mmol/L时,Ag/Cu_2O薄膜的光电性能最佳,光电压和光电流密度分别为0.458 5 V和3.011 mA·cm^-2,比Cu_2O薄膜分别提高了0.205 1 V和1.359 mA·cm^-2;Ag/Cu_2O薄膜的载流子浓度达到3.10×10²⁰ cm^-3,比Cu_2O薄膜提高了2.38×10²⁰ cm^-3。XRD,SEM和EDS结果显示,Ag/Cu_2O薄膜的结晶性比Cu_2O薄膜好,但其粒径有所增大,Ag/Cu_2O薄膜中Ag元素的原子数分数为0.13%。