SrTiO3基片上三面YBa2Cu3O7-x超导薄膜的制备工艺

在最近10年里超导量子干涉器件(SQUID)得到了广泛的研究,高温超导体的发现进一步促进了这一器件的发展。几个小组已经报道了利用高T_c SQUID测量心磁的实验结果。然而迄今为止由于尚未解决高T_c线材及其超导连接问题,因而还没有有效地制成高T_c梯度线圈,这无疑限制了它的使用。为此高T_c梯度线圈的研制已成为引人注目的课题。本文报道在SrTiO_3(STO)基片上制备三面高T_c YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜的工艺、形貌及超导性能。由于基片上的薄膜在空间中两个端面相互平行通过中间膜彼此连接,因而只要采取适当的光刻技术,就可以制成SQUID磁场梯度计。     

取向Ba-Y-Cu-O薄膜的显微结构与电流密度

一、引言 关于高T_c氧化物超导薄膜的研究已有不少报道。目前,人们的注意力主要集中在制备单相薄膜以及提高薄膜的电流密度J_c,以便尽早地制成液氮温区的超导电子器件。美国IBM公司和斯坦福大学分别用电子束蒸发方法制备出了高电流密度的超导薄膜,日本NTT公司用射频磁控溅射方法在高温衬底上(>700℃)制备出了单相Ba-Y-Cu-O超导薄     

用激光扫描方法改善超导薄膜的厚度均匀性

随着高T_c超导薄膜的成功制备,人们开始着眼于它的实际应用.目前,超导薄膜最有可能得到应用的一个重要方面是微波器件.但微波器件通常要求超导薄膜的厚度均匀面积大于几个平方厘米.因而制备膜厚均匀的大面积高T_c超导薄膜是当前的一个重要的研究课题.至今为止,人们采用了各种镀膜技术来制备大面积超导薄膜,如激光消融技术磁控溅射、化学气相淀积等.文献[1,2]指出,如果不采取适当的措施,激光淀积超导薄膜的厚度分布是极不均匀的,这是因为激光在超导靶上消融的粒子束高度集中在激光消融点靶面法线方向上一个狭窄的区域内.但可通过基片扫描或旋转来改善激光波积的超导薄膜的厚度     

激光扫描原位淀积Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)大面积超导薄膜

高T_c超导性应用的一个重要领域是超导微波器件,这种超导微波器件最显著的特点是它的微波表面电阻比一般金属低得多.作为微波器件用的超导薄膜其面积要求大于几个平方厘米.而以往最有效制备高T_c超导薄膜的脉冲激光淀积技术只能在小面积上生长均匀性能优良的超导薄膜.因此,采用恰当的措     

YBaCuO双晶结的Josephson效应

优质的约瑟夫森结的制备不仅对研究高 T。超导体及其弱连接的物理特性,而且对于趣导电子学的应用方面都有着重要的意义,然而由于这些氧化物超导材料的相干长度很短,且各向异性,这给弱连接的制备造成了很大的障碍.近来许多种类的高 T_c 结的研究都有了较大的进展.本文报告了在双晶衬底上外延生长的 YBa_2Cu_3O_7薄膜所成的晶界结的约瑟夫森效应研究.双晶结的制备包括三个过程:(1)衬底的烧结;(2)YBa_2cu_3O_7,薄膜的淀积;(3)图形的制备.双晶使用两块(001)轴平行,(100)轴具有一定夹角的钇稳定氧化锆(YSZ)加压烧结而     

BaO-Y_2O_3(La_2O_3)-CuO三元系相图的研究

我们研究了BaO-Y_2O_3-CuO体系的相关系,并做了富CuO区(CuO>50mol％)的室温截面图。测定了此三元系中富CuO区化合物的晶体结构和超导电性。在这一区域内,发现两个化合物:Ba_2YCu_3O_(9-x)和Y_2BaCuO_5。Ba_2YCu_3O_(9-x)具有正交畸变钙钛矿结构,a=3.892,b=3.824,c=11.64,空间群为Pmmm。此化合物为高T_c超导相,零电阻温度为92K。由于Ba_2YCu_3O_(9-x)在很宽的区域内存在,所以在Ba-Y-Cu-O体系内很容易得到各种不同配     

超晶格YBa_2Cu_3O_7/PrBa_2/Cu_3O_7的X射线衍射研究

随着薄膜制备技术的发展,高质量的高温超导超晶格YBa_2Cu_3O_7/PrBa_2Cu_3O_7样品的获得为实验研究高温超导有关物性方面提供了其它试样所无法替代的可能性,其中一个非常有意义的特性是当一比较薄的YBCO超导层被PrBCO层隔开时,其T_c将随着非超导层PrBCO层的厚度增加而下降,据此在理论上也相应地提出了各种解释模型,诸如自旋极化模型、Kosterlitz-Thouless相变模型及最近临效应模型等.但所有这些理论模型都假设超晶格间     

用具有单晶硅辐射基片加热器和活性氧发生器的激光淀积系统制备双面YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

超导微波器件是高温超导薄膜的重要应用之一,尤其是使用YBa_2Cu_2O_(7-δ)(YBCO)高温超导薄膜制作无源微波器件,例如超导微带谐振器、滤波器、超导天线、超导延迟线等,更受到各国有关研究组的重视,而且发展很快.这类器件的核心部件是一块刻成特定图形的YB-CO超导薄膜,在薄膜的另一面放置另一块低电阻率的金属薄膜或超导薄膜做为接地电极.这种结构的微波器件虽然取得了很大进展,但是仍然因为基片的微变形或金属电极的电阻而使器件的损耗较大,这种由于非理想接地电极引起的损耗可能占到总损耗的30%.如果用双面超导薄膜制作微波器件则这种损耗可以消除.因而,使用双面超导薄膜制备超导微波器件是进一步降低微波损耗的重要途径.从90年代初到现在国际上一些先进的实验室一直进行制备双面超导薄膜的研究,并在美、日、德等国的一些实验室获得成功.制备双面超导薄膜的方法有多种,如脉冲激光淀积(PLD)法、MOCVD法、共蒸发法和溅射法等.在这些方法中脉冲激光淀积法因为有其独特的优点而倍受重视.采用激光法制备双面高T_c超导薄膜的关键之一是基片的非接触加热技术.目前常被采用的非接触加热方法有3种:1.卤素灯加热,2.空腔加热,3.二氧化碳激光加热.以上3种加热方法都存在着各种不同的缺点,例如结构复杂,使用不便     

外延型全高T_c边缘结的制备与性能研究

约瑟夫森效应曾在以不同方法制备的高T_c超导弱连接中被观察到。虽然这些材料的相干长度较短,但其中的天然晶界使约瑟夫森器件的制备变得比较容易。不过,使用这些多晶的块材或薄膜制备的器件一般具有较大的噪声。实验表明,噪声源于多晶薄膜区的磁通蠕动(flux creeping)。因此,近年来随着优质的高T_c外延膜技术的成熟,人们对于在外延膜上     

低维系统Peierls分步相变理论

一、引言 最近以来,人们对高T_c超导的实验和理论探索表明:高T_c超导机制与准二维母体材料(如La_2CuO_4)的Peierls失稳性密切相关。然而,另一方面的事实是经典的Peierls相变理论在解释La_2CuO_4电阻率反常,光电子谱及其电子结构的能带计算结果时碰到了无可逾越的困难。因此,准确认识低维系统Peierls失稳性的物理特征无疑会对目前高T_c超导机制的研究提供有益的启示。     

高T_c超导氧化物的催化氧化活性

自从发现高T_c超导氧化物以来,有关它的电子结构和离子价态的研究就受到广泛的重视。通过理论计算和x射线光电子能谱(XPS)、高能电子能量损失谱(EELS)等实验研究,人们确信迄今发现的各种高T_c超导氧化物,无论是Y系、Bi系、La系或Tl系等,都     

向液氢温区前进——探索高临界温度超导体

1973年,在美国加特林伯格(Gatlingburg)举行的超导电性与点阵不稳定性会议上,加瓦勒(Gavaler)和泰斯塔迪(Testardi)报告,他们先后用溅射法制成了临界温度T_c为23.2K的A15结构的Nb_3Ge。这一重大突破,使在液氢温区(20.4K)实现超导应用这一宿愿,有可能在不远的将来实现。探索高临界温度超导体(简称高T_c超导体),从1911年昂尼斯(Onnes)发现超导现象以后就开始了。当时,离实现氦气液化只有三年时间,世界上只有少数几个实验室有液体氦。所以,必须找到高T_c超导体,才能谈到超导现象的应用。研究中发现,超     

HgBa_2CaCu_2O_(6+δ)和HgBa_2Ca_2Cu_3O_(8+δ)超导体合成及超导性研究

自从高T_c铜氧化物超导体发现以来,许多相关超导相已相继合成出来,它们均含有二维铜氧面,连结铜氧面并作为载流子库的结构单元有很多种,如(BiO)_2,(TIO)_2,CuO链和TIO层等等.最近Putilin等发现含Hg的超导体 HgBa_2CuO_(4 δ),它含有一个铜氧面,T_c为94K.含更多铜氧面的Hg系超导相也已发现,其抗磁转变T_c高达134K.采用高压合成方法可制得1212,1223,1234超导相,常压合成也可制备出1212,1223超导相,但其制备     

低通量慢中子在YBCO系列高T_c超导体里的辐照效应

在非理想第Ⅱ类超导体里,临界电流密度J_c因结构缺陷的变化而变化,而且对缺陷的浓度很敏感。中子辐照是一种可控的在样品内增加缺陷浓度的有效方法。不少实验已经证明,适量的中子辐照可以较大幅度地提高YBa_2Cu_3O_(7-8)(YBCO)系列高T_c超导体(HTSC)的J_c和临界温度T_c。此外,中子辐照也是探索超导电性机理的途径之一。理论和应用上     

氧对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O微波吸收的影响

在Bednorz和Müller发现高T_c超导氧化物之后不久,他们又首先报道了Ba-La-Cu-O的零磁场微波吸收现象。此后对Eu-Ba-Cu-O,Y-Ba-Cu-O,Bi-Sr-Ca-Cu-O等几乎所有类型的高T_c铜氧化物,都用电子自旋共振(ESR)谱仪观测到了这个现象。在实验的基     

在450—550℃下原位激光制备高T_c超导薄膜

然而,实用的制备超导薄膜的方法是被称之为低温制备法,或原位低温制备法,这种方法是指在相对低的温度下就可制取性能优良的高T。超导薄膜,而且薄膜与基片间的反应被大大减小,所以,只要能够制取优质的超导薄膜,在制备过程中所需温度越低,这种制备技术的适用性就越大,到目前为止,在较低的温度下(600—780℃)制取性能较优的高T_c超     

Si上Bi2Sr2Ca1Cu2O7-x超导膜分形现象的AFM观察

利用射频磁控溅射方法,在Si衬底上用YSZ(Y稳定的ZrO_2)作为缓冲层成功地淀积了Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(7-x)(BSCCO)超导膜,其零电阻温度T_c=82K.在利用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)作材料的表面形貌和微结构观察分析时,首次在BSCCO超导膜中观察到了分形晶化,并测得其分形维数d=1.795,本文报道了这一观察结果.     

ZnO薄膜的Sol-Gel制备与结构分析

ZnO薄膜是一种极为重要的多功能电子材料,已广泛地应用于体声波(BAW)延迟线、声表面波(SAW)器件、声光器件,以及气敏、力敏、压敏等传感器件中.传统的ZnO薄膜制备技术主要有射频磁控溅射,离子束蒸发,化学气相淀积等几种,近年来,Sol-Gel技术得到了很大的发展,已成功地制备出高取向的PbTiO_3薄膜.高取向和外延的K(Ta,Nb)O_3薄膜和(Sr,Ba)Nb_2O_6薄膜等,利用该工艺制备高质量的薄膜,有着极大的发展潜力.本文报道了采用Sol-Gel法在石英玻璃衬底上制备高c轴取向ZnO薄膜     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)单晶薄膜的各向异性微波吸收

用电子自旋共振(ESR)和核磁共振(NMR)方法都检测到几乎所有体系的高T_c超导氧化物在其零电阻转变温度T_c附近及T_c以下都有一个很强的非共振低场信号。这个现象的本质是,样品处在正常态时对电磁辐射信号有一定的损耗吸收;处在超导态时这种吸收明显减小,但若样品处在直流磁场中(特别是外场H大于样品的超导下临界磁场H_(cl)时),吸收     

X射线衍射研究(001)MgO单晶上外延生长GdBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的晶格相互关系

磁控溅射法在SrTiO_3单晶衬底上外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜有很好的轴向晶格匹配。Zr(Y)O_2单晶衬底上YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜,由于膜和衬底的晶格常数失配较大,外延生长不是轴向晶格匹配,而是膜晶体绕c轴旋转45°后,实现与衬底的[110]方向晶格