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。     

热超导材料制成纤维

美国加利福尼亚州斯坦福大学科学家首次用新近发现的高温超导材料制成纤维。为研究这种超导材料性能,研制组制成的第一根纤维直径为1/4～1毫米,长仅4厘米,他们表示能够制成更长的超导“电线”。这种超导材料纤维由铋钙铜氧化物制成,     

真空退火超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7—δ)的光电子能谱研究

一、引言 Ba-Y-Cu-O材料具有液氮温区超导特性的发现,使人们对此发生了极大兴趣。这种超导材料的性能与烧结温度和烧结气氛有关。事实上,不同的烧结和退火条件将严重影响样品的氧含量。X射线衍射照相及中子衍射研究表明,具有畸变钙钛矿结构的超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7-δ)中氧空位起重要作用。由于超导特性根本上是由材料的电子结构特性决定的,因此不同退火条件下,这些材料的电子能态的变化及其影响是需要认真研究的。     

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     

用超导量子干涉仪探测疾病

用超导材料制成的高度敏感磁传感器也许在不久以后能彻底改革诊断方法,以及对癫痫病、心律不齐和其他疾病的治疗方法。德国、芬兰和意大利的医生已开始使用一种叫做超导量子干涉仪的传感系统     

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     

超导晶体管

美Sandia国家实验室和威斯康星大学的科学家和工程师们通力合作,已研制出一种由新的高温超导材料制成的晶体管,命名为超导磁通流晶体管(SFFT)。 SFFT超导晶体管是完全由新的高温超导材料制成的第一代超导晶体管,它是由以铊为基的薄膜型高温超导材料——铊-钙-钡-铜-氧制成,试验表明,这种超导材料效果极佳,在125K以下失去电阻,具有较高的临界电流,且能容易地加工成各种元件。     

MgB2基超导材料研究进展

2001年1月发现MgB2基超导体具有39K的临界转变温度。是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体。国内外对MgB2基超导材料进行了广泛而又深入的研究，本简述了近期对MgB2基超导材料的研究进展，介绍了近期主要有关MgB2基超导材料电子结构研究和应用开发的工作。着重叙述了关于基超导机制的研究。     

安全的超导体

美国科学家已制成一些新型的高温超导体,这可能导致比现今制成的优质超导体的毒性小得多的材料的开发。新材料的超导转变温度达到122°K(—151℃),几乎同至今达到的任何转变温度一样高。以前开发的超导材料是由铊、钡、钙、铜和氧的混合物     

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     

超导实用的关键

一年多来,氧化物陶瓷高温超导不断取得突破。现在Y_1Ba_2Cu_3O_y(钇钡铜氧)陶瓷在90K下具有稳定的超导性质已确认无疑。因此,液氮温度下超导的实用,便取决于如何把这种较脆的氧化物陶瓷加工成线材、带材、薄膜等。下面介绍新涌现出来的超导材料三种加工方法。拉伸加烧结制造多芯线现在使用的线材加工方法,多系把Y_1Ba_2Cu_3O_y粉末填入Ag管(套管)中,然后通过拉伸将其拉制成细的线材。所用的高温超导材料芯线也都是一根单线。     

具有载流子转变性能的超导材料

日本索尼公司已发现一种具有载流子转变性能的新型超导材料。据该公司发言人称,这种材料是一种含钕、铈、铜、氧元素的烧结体,是经过无氧化条件下的燃烧而形成的。为了形成这种材料,要将铈元素掺入钕元素中,并减少其含氧量,以保证电子载流子具有较高浓度.在普通温度直至超导特性转折点温度范围内,这种新材料显现出电子(n型)传导特性,而当温度降至超导特性转折点以下时,载流子又会转变成P型.对     

高温超导微带谐振器

超导转化温度高于液氮沸点温度77K的高温超导体刚一问世,国际上立即掀起了一场高温超导材料的研究热潮,以求研制出超导临界温度高、微波表面电阻R_s小、超导性能稳定的高温超导体.经过几年的努力,某些高性能高温超导材料的研制已日趋成熟,且逐渐步入实用化阶段.在微波领域里的应用是高温超导材料应用的一个重要方面.高温超导微带谐振器具有Q值高、体积小、重量轻的突出优点而倍受重视,它不仅可作为微波器件(如低相噪高温超导振荡电路的选频器件)使用,而且还可用来研究超导薄膜或介质衬底材料的微波性能.1 设计原理根据电磁理论,微带谐振器的无载品质因数Q_o有如下关系:式中Q_c为表征导体Ohm损耗的品质因数,Q_ε为表征介质衬底材料微波损耗的品质因数,Q_r为表征辐射损耗的品质因数.根据定义,Q_o还可表示为Q_0=ω_0W_0/P,(2)式中ω_o为谐振角频率,W_O为谐振器的总储能,P为谐振器的总耗能,即     

Y123相超导体有机保护膜研究

高温超导材料在实用中要求其超导性能稳定.但是,Y系超导材料易受环境中的水汽、CO_2侵蚀而分解,生成的最终产物含有Ba(OH)_2,Y(OH)_3以及BaCO_3等碱性物质;一些超导器件(如超导微波器件)需防止器件与环境的各种接触造成表面性能恶化.因此,有必要对超导器件进行保护,与各种不良环境隔离.国外有过一些使用无机保护材料的报道,主要采用真空热蒸发沉积和酸钝化方法,可将超导材料在水中保护约数分钟到1h;文献[1]用有机保护材料浸渍超导材料,可获得在水中保护数小时的结果.本文用pH酸度计进行监测,选用有机高分子化合物作保护材料,可在水中保护40h以上.     

自然信息

超导电路正在热门起来美国科研人员在利用新型高温超导材料制作集成电路方面迈出了第一步。这些从1986年起发现的超导材料在120开至绝对零度范围内可无阻力地传导电流。它们的出现为超高速电子计算机和超精确传感器的实现增添了希望。但它们是易碎的陶瓷材料,所以很难把它们制     

先进材料的关键研究领域

据认为先进材料可能会成为21世纪的技术支柱之一,并可望在欧洲之外的国家取得最大的进展。在迅速发展先进材料方面的竞争能力在很大的程度上取决于一个国家的国防费用的大小和可以预计其效益很大的其他部门如象电子和汽车工业的消费规模。看来,这些部门将是先进材料最先能够得到应用的地方。正是在这些工业领域有钱可花而且有其花钱的动机。大多数的研究努力都是放在这些方向上,尤     

超导电性理论进展

在液氮温度以上的超导陶瓷材料发现三年后的今天,令人惊奇的是仍未曾有解释超导现象的简单理论.但是,至少我们能够较为容易地理解为何会形成超导的现象了.首先,所发现的超导材料似乎都有一个能够解释其特性的共同结构特征——二维层状结构,其中具有变价态的铜离子通过氧原子与其它元素联结.在铜氧化物超导体其它组分的作用仅仅是将有效层(铜氧层)结合在一起、以调节其电子特性的假设下,更合乎情理的解释应当是考虑铜离子层中电子的传导.     

等离子喷涂氧化物超导体

高T_c氧化物超导材料问世以来,它的实际应用可能性引起了人们的广泛注意。这种材料的高脆性使得其加工成型非常困难,成为应用的主要障碍之一。本文将报道我们用等离子喷涂工艺研制成功液氮温区超导体的结果,运用此种工艺可以非常方便地在多种基体上复合这类材料,制备出实用超导器件,从而为氧化物超导材料的大规模工业化应用提供了一条有效的途径。     

超导材料与新的工业革命

1986年开始的开发新型陶瓷超导材料的竞赛在去年曾达到鼎盛时期,其时零电阻温度纪录甚至在一周内被数度刷新。而今这种竞赛正步入一种更实际的应用研究中。对照去年的超导竞赛热,今年的情势似有点冷场,其实不然。本期的一组文章介绍了企业界如何致力于超导材料的实际应用,无疑,这是一场更为实际、更为激烈的竞赛。     

科技信息

新的氧化银超导材料 日本电子技术实验室,新近研制成功不含任何有毒物质的氧化银超导材料。研究人员称,该超导材料的临界温度为17K,目前尚处世界领先地位。该材料由银、钡、钙、铜和氧组成,其成分比为1:2:3:4:10。 (杨光平) 新型脑电波分析仪 日本NEC公司最近推出了一种新型脑电波分析仪。该机采用新的计算机系统来分析动态脑电波。该机的分析速度比普通的分析仪快100倍,并可及时绘制出脑电波图。分析仪可分析大脑的电位、电流及磁场测定值并能将分析结果在大脑计算机三维模型上显示出来。研究人员称,使用新型分析仪,可进一步帮助人们了解大脑的功能,并可为诊断、治疗脑部疾病提供可靠的依据。 (杨光平)