提高YBCO薄膜高场性能的研究

采用低氟的金属有机盐沉积技术(MOD)在LAO单晶上制备了Gd和Zr掺杂的YBCO薄膜, 并分析了不同掺杂对YBCO薄膜在外加磁场下的Jc的影响. 研究发现, 采用Gd部分取代YBCO薄膜中的Y元素, 可以有效地提高YBCO薄膜高场下的J_c值, 但对于低场下的Jc值影响不大; 而采用过量Gd掺杂YBCO薄膜, 可以有效地提高YBCO薄膜在低场下的J_c值, 但对于高场下的J_c值影响不大. 而Zr掺杂可以有效地提高YBCO薄膜在低场和高场下的J_c值. 最后, 结合Gd取代和Zr掺杂两种方式, 有效地提高了YBCO薄膜的场性能, 其最大钉扎力(Fp(Max))达到了16GN/m³, 比纯的YBCO薄膜(4.0 GN/m³)提高了约3倍; 在磁场为3T和7T下, 其J_c值分别为1.31MA/cm²和87.7kA/cm².     

MOD方法制备Y0.5Yb0.5BCO薄膜及其性能研究

采用低氟金属有机物沉积工艺, 通过将浓度相同的YBCO、YbBCO前驱溶液按1: 1的体积比混合, 使元素Yb部分取代Y, 成功制备了Y_0.5Yb_0.5BCO薄膜. 该薄膜成份单一, 具有很好的双轴织构; 薄膜表面平整致密, 没有裂纹和孔洞, 元素分布均匀. 虽然Yb部分取代Y降低了薄膜的临界转变温度(T_c), 但有效提高了薄膜在高场下的场性能, 如在77K, 3T磁场下, Y_0.5Yb_0.5BCO薄膜的J_c值提高了1.26倍. 为了进一步改善薄膜在低场下的性能, 通过在Y_0.5Yb_0.5BCO前驱溶液中再加入6 mol%的TaCl₅, 成功地制备了Ta⁵⁺掺杂的Y_0.5Yb_0.5BCO薄膜, 提高了薄膜在整个磁场范围内的载流能力.     

窄流道式MOCVD制备YGBCO超导层研究

金属有机化学气相沉积能连续、快速的沉积高温超导带材YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导层。但金属有机源的利用率与薄膜沉积速率以及沉积一致性难以兼顾,制备YBCO高温超导带材的成本居高不下。本文提出了一种新的窄流道式反应室以改进薄膜沉积的一致性。在200 mm长度腔体中沉积的280 nm厚的Y_(0.5)Gd_(0.5)Ba_2Cu_3O_(7-x)薄膜J_c分布在3.2～3.5 MA/cm~2(77 K,0 T),面外、面内半高宽值分别在1.39°～1.49°和1.88°～2.13°,表面平整致密。YBCO薄膜良好的一致性表明该窄流道反应室对制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导带材有好的实用性。     

Bi~(3+)离子掺杂对(Y,Gd)AG∶Ce粉体发光性能的影响

以高纯稀土氧化物为原料,采用高温固相法合成了[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)高亮黄色荧光粉(x=0~0.01),并通过XRD、SEM、PL-PLE和FL等方法对该荧光粉进行了表征。结果表明,在1 400℃下煅烧4h可得到纯石榴石相的(Y,Gd)AG。煅烧所得的[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)荧光粉具有良好的分散性和均一性。在469nm激发下于563nm附近呈现黄光发射,且Bi ~(3+)掺杂浓度为0.001mol时,样品的发射峰强度达到最大值,提高了近56%,归因于Bi~(3+)→Ce~(3+)能量传递和粉体结晶性能的改善。样品的荧光寿命随着Bi ~(3+)掺杂浓度的增加,先增大后减小。     

低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO薄膜的研究

在金属有机盐沉积（MOD）法制备YBCO薄膜的工艺中, 采用无F的α甲基丙烯酸铜取代原来的三氟乙酸铜, 可以降低前驱溶液中大约50%的氟含量. 研究表明, 该方法大大缩短了YBCO前驱薄膜受热分解的时间, 仅为原来的1/7. 通过XRD、SEM分析发现, 该方法可以制备成分单一、具有良好立方织构的YBCO薄膜, 且薄膜表面平整致密, 没有裂纹, 临界温度(T_c)达到了90K左右, 77K、自场下的临街电流密度(J_c)达到了2.84MA/cm². 通过在制备的YBCO薄膜中引入6mol% 的 Zr元素掺杂, 有效地提高了YBCO薄膜在外加磁场下的超导性能.     

氧离子束辅助激光制备具有织构的YBCO薄膜

应用氧离子束辅助准分子脉冲激光沉积薄膜技术,先在NiCr合金(Hastelloy c-275)基底上在室温下淀积具有平面织构的钇稳锆(YSZ)缓冲层薄膜,再在YSZ/NiCr基底上在750℃下制备具有平面织构和高临界电流密度的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜.YSZ和YBCO薄膜都为c-轴取向和平面织构的,YSZ(202)和YBCO(103)的X射线扫描衍射峰的全宽半峰值分别为18°和11°.YBCO薄膜的临界温度和临界电流密度分别为90K(R=0)和7.9×105A/cm2(77K,零磁场).     

Zn^2＋掺杂的YBCO薄膜的超导性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaAlO3（LAO）单晶衬底上制备了Zn^2＋掺杂的YBCO薄膜,用X射线衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）以及标准四引线法分别研究了Zn^2＋掺杂的YBCO薄膜的微观结构、生长取向以及超导性能。结果表明,随Zn2＋掺杂浓度的增大薄膜的临界电流密度提高,而临界转变温度下降、临界转变温区变宽;但当掺杂量〉0.5%（摩尔分数）时,会影响YBCO的c轴取向生长,导致超导性能变差。通过优化掺杂比例后得到Zn2＋掺杂0.5%（摩尔分数）的YBCO薄膜具有最好的综合超导性能,其TC为91.3K,ΔT为1.1K,Jc约为1.54MA/cm^2（77K,0T）。     

(Gd_(1-x)Y_x)_2Si_2O_7:Ce混晶闪烁体的制备及性能研究

采用固相烧结法制备了(Gd_(1-x)Y_x)_2Si_2O_7:0.1%Ce(x=0.1,0.2,...0.7,1)的系列多晶样品,通过荧光激发发射光谱和X射线激发发射谱对该系列样品进行筛选,发现(Gd_(0.5)Y_(0.5))_2Si_2O_7:0.1%Ce的组分发光效率最高。采用浮区法生长了该组分单晶,并对该单晶的结构、荧光和闪烁性能进行了测试和讨论。XRD结果表明,(Gd_(0.5)Y_(0.5))_2Si_2O_7:0.1%Ce闪烁单晶为正交结构,紫外激发-发射谱、荧光衰减谱显示该晶体的发光主峰位位于362 nm,但由于Gd(~6I_J)→Ce(5d_3)的无辐射能量传递的存在,使样品出现211 ns的荧光慢分量。采用X射线激发发射谱,γ射线激发多道能谱和闪烁衰减谱对样品的闪烁性能进行了表征。结果表明,GYPS:Ce晶体的光产额为Ce掺杂硅酸钇镥标样的90%,由于该无辐射能量传递和较低的Ce掺杂浓度,单晶闪烁发光中存在较长的慢分量,闪烁衰减慢分量成分占到总发光的87%。     

脉冲激光沉积Bi0.5(Na0.7K0.1Li0.2)0.5TiO3无铅压电薄膜的研究

采用脉冲激光沉积制备了新型无铅压电Bi0.5(Na0.7K0.1Li0.2)0.5TiO3陶瓷薄膜,分别利用X射线衍射仪、X射线光电子谱、俄歇电子能谱、原子力显微镜及扫描电镜研究了该薄膜的晶体结构、组成成分及表面形貌.结果表明,薄膜基体温度和工作气压对所生长的薄膜影响较大;在SiO2/Si基片上制备Bi0.5(Na0.7K0.1Li0.2)0.5TiO3薄膜的最佳温度和氧气压力分别为600℃和13Pa;利用脉冲激光沉积的薄膜具有精细的表面结构.     

硝酸盐PAD法快速制备YBCO超导薄膜研究

用硝酸盐高分子辅助沉积法(简称PAD)来制备YB2C3O7-x(YBCO)超导薄膜,有着制备速度快、工艺简单和无环境污染等优点。采用硝酸盐水相前驱液,并加入高分子螯合剂和薄膜改性剂,然后将前驱液涂覆在LaAlO3(LAO)单基晶片上,采用快速低温分解,再经过高温烧结制备出完整的YBCO超导薄膜。在1.0×10-4 O2/N2气氛下制备的YBCO超导薄膜致密,YBCO(00l)峰取向明显,没有其它杂相峰,同时,转变起始温度TC=91K,转变宽度ΔTC=2K;在77K、自场下临界电流密度JC为约1MA/cm2。实验结果表明,采用硝酸盐PAD法的低温分解时间比传统的TFA-MOD法缩短9h左右,而且制备出的YBCO超导薄膜性能优良,该方法为以后的长带生产提供了一种新的制备技术。     

外延Y_3Fe_5O_(12)薄膜的制备及其磁特性的研究

利用磁控溅射方法在Gd3Fe5O12衬底上制备外延Y_3Fe_5O_(12)薄膜。在室温300K时,改变腔内氩气压得到不同气压下制备的Y_3Fe_5O_(12)薄膜。样品都在空气中进行后退火处理,退火温度800℃/2h,退火升温速率是180℃/h,降温速率是120℃/h。通过测试发现薄膜的特性及膜厚等都依赖沉积氩气压PAr,沉积气压为2.394Pa时,样品的磁特性较好。为了能充分利用Y_3Fe_5O_(12)纳米结构特性,利用电子束光刻蚀方法成功制备Y_3Fe_5O_(12)纳米量级结构阵列,分析磁阻尼因子变化。     

(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜的制备与特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD),在SrTiO_3(STO)单晶片上依次沉积钇稳定氧化锆(ZrO_2∶8%(摩尔分数)Y_2O_3,YSZ)和氧化钆掺杂的氧化铈(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ),GDC)制备出5种不同调制周期数n(n=4,6,10,20,30)的(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜。利用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM),研究(GDC/YSZ)n超晶格电解质薄膜的形貌和晶体结构,发现薄膜表面颗粒生长致密、均匀,薄膜的界面处无元素扩散,外延生长状况良好,薄膜的结构优异。电化学测量研究表明,随着(GDC/YSZ)n超晶格电解质界面数的增加,其离子电导率相应增加,(GDC/YSZ)n=30超晶格电解质的离子电导率最大。     

Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3双层薄膜的微观结构

采用脉冲激光沉积法在(001)LaAlO_3衬底上制备了Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜,利用透射电子显微镜对薄膜的微观结构进行了研究。结果表明,底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3在LaAlO_3衬底上外延生长并形成立方-立方取向关系。不同于块体结构,LSCO薄膜发生了结构转变,形成一种氧缺位有序调制结构。整个薄膜由大量取向畴组成,其中包含一些层错与反相畴界等缺陷。生长温度为500℃时,Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3薄膜为柱状多晶结构;当温度升高至820℃时,薄膜为缺陷较少的单晶结构。     

助熔剂硼酸对红色荧光粉(Y,Gd)BO_3∶Eu~(3+)结构及发光性能的影响

以Y_2O_3、Gd_2O_3、Eu_2O_3和H_3BO_3为原料,草酸为沉淀剂,采用共沉淀法合成了PDP用红色荧光粉(Y,Gd)BO_3∶EU~(3+).着重研究了H_3BO_3作助熔剂对荧光粉(Y,Gd)BO_3:Eu~(3+)结构、发光性能、平均粒径和形貌的影响.结果表明,添加过量的H_3BO_3作助熔剂有利于荧光粉的晶化,能提高荧光粉的相对发光强度,减小荧光粉的平均粒径,同时还能使颗粒变得均匀;H_3BO_3的最佳补偿量为3%.     

Nb5+掺杂对低氟MOD法制备的YBCO薄膜性能的影响

本研究通过低氟MOD法成功地制备了Nb⁵⁺掺杂的YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)薄膜, Nb⁵⁺在薄膜中生成了大小在20~30 nm之间的纳米颗粒; 纳米颗粒的生成不会对 YBCO薄膜的织构和临界温度(T_c)构成明显的影响。由于纳米颗粒的引入, 掺杂后薄膜的临界电流密度(J_c)在整个磁场范围内都要高于纯的YBCO, 自场下的Jc更是达到了3.4 MA/cm²。掺杂薄膜的钉扎力(F_p)也远远大于纯YBCO, 最大钉扎力达到了3.25 GN/m³, 有效地提高了YBCO在外加磁下的超导性能。     

Ba0.5Sr0.5 TiO3薄膜、Ba0.1Sr0.9 TiO3/YBa2 Cu3O7-δ异质薄膜的制备及介电性能研究

铁电钛酸锶钡(BSTO)薄膜具备十分优越的铁电/介电性能,在可调谐微波器件和动态随机存储器(DRAM)方面显示出十分诱人的应用前景.而YBa2Cu3O-δ(YBCO)高温超导薄膜作为其电极引入,明显降低了微波损耗,能够大大优化器件的性能.本文针对微波器件性能要求对比了各种常用基片的性能参数,描述了目前BSTO薄膜与BSTO/YBCO异质薄膜制备中存在的问题以及薄膜介电性能测试表征方法.利用脉冲激光沉积(PLD)技术成功制备出结构完整和质量较高的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.同时,在1.2°斜切LaAlO3基片上研制有Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质双层膜,在1MHz频率、77K温度条件下,其介电常数为1200,介电损耗为0.0045,±30V直流偏压时可调性达到60%,在液氮温度下表现出良好的应用前景.     

熔盐法制备α-Fe2O3一维纳米针状材料

采用自制的大面积四靶溅射设备,并结合基片的调速双轴旋转,成功研制出3英寸双面CeO2薄膜及YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜.通过对所制备薄膜的微观结构、表面形貌以及电性能的分析测试,得到的CeO2薄膜与YBCO薄膜具有良好的c轴外延取向,CeO2薄膜的(002)峰与YBCO薄膜的(005)峰FWHM均小于1°.薄膜厚度均匀性良好,厚度起伏在±5%以内.YBCO薄膜Tc分布在88.5～90K,△TC＜1K,Jc＞1×106A/cm2,Rs(10GHz,77K)两面分别为0.53mΩ和0.56mΩ,能较好地满足微波器件研制中的需要.     

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.     

不同热处理制度对NbTiTa超导线材性能的影响

通过调整超导线材的最终附加应变、时效热处理时间和时效热处理温度3个参数来提高NbTiTa超导线材的J_c性能.在法国国家高场实验室通过标准四引线法,在4.2K、0～11T的磁场中测量了线材的临界电流.结果表明,适度升高时效热处理温度、延长时效热处理时间、增加最终附加应变,有益于提高NbTiTa超导线材的临界电流密度.经4次时效热处理385~C×(40～70)h,最终附加应变从2.5增加到3.5,Φ1.25mm超导线材的J_c在4.2K、8T下达到777A/nm~2,与国外文献报道的J_c值相当.     

YBCO覆膜导体低成本制备研究

报道新近发展的离子束结构改性(ISM)技术以及同步织构(STEX)技术在YBCO覆膜导体制备中的最新进展。采用TFA-MOD工艺成功的在LaAlO_3(100)衬底上制备出了临界电流密度高达6.5 MA/cm~2 (77K,0T)的YBCO超导薄膜,其超导转变温度接近91K;同时还在LaAlO_3(100)衬底上成功地采用溶胶-凝胶工艺制备出了具有高度外延双轴织构取向的SrTiO_3缓冲层材料;在YSZ(100)衬底上采用溶胶-凝胶工艺制备出了具有高度双轴织构取向的CeO_2缓冲层材料。随后在这两种衬底上采用TFA-MOD工艺沉积的YBCO超导薄膜也获得了超过1MA/cm~2(77K,0T)的临界电流密度。作为制备实用化YBCO超导带材的新路线,在数厘米长的IBAD-YSZ/Hastelloy金属基带模板上,采用低成本化学溶液方法依次制备出了高质量的CeO_2缓冲层和YBCO超导薄膜,获得了高达1.2MA/cm~2(77K,0T)的临界电流密度。为长超导带材的制备打下了很好的基础。提出了在金属基带上制备YBCO覆膜导体的新方法一同步织构(STEX)法。用该方法可以有效解决RABiTS方法中的金属基带热处理变软...