MgO/α-Al_2O_3单晶衬底上磁控溅射Pt外延薄膜微结构观测分析

采用射频磁控溅射方法在Mg O和α-Al_2O_3单晶基片上沉积制备Pt外延薄膜,研究了衬底晶格结构和沉积氛围对薄膜外延生长晶向和表面形貌的影响.实验研究表明,Pt薄膜外延生长晶向主要受衬底表面晶格结构的影响,沉积氛围主要影响薄膜表面形貌.X射线衍射分析证明了Pt(100)//Mg O(100),Pt(111)//Mg O(111),Pt(111)//α-Al_2O_3(0001)和Pt(111)//α-Al_2O_3(01 12)的晶面外延关系.扫描电子显微镜观测发现15%氧分压氛围沉积在Mg O(111)和α-Al_2O_3(01 12)衬底上的Pt(111)外延薄膜以三角形晶粒密排堆叠形成平整致密的膜面,但膜内存在旋转畴缺陷;而15%氧分压氛围沉积在Mg O(100)衬底上的Pt(100)外延薄膜无旋转畴缺陷,但薄膜表面出现大小不一的微孔.     

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     

均匀分散体系超导薄膜YBCO的X光衍射研究

随着对高T_c块材超导体YBa_2Cu_3O_(7-x)的深入研究,高T_c超导薄膜已用DC和RF磁控溅射法、电子束、激光蒸发、分子束外延以及MOCVD方法制备成功。为了扩展高T_c超导薄膜的实际应用,我们用纳米级均匀分散体系50—200nm的Y_2O_3,BaO和CuO为原料,制成均匀分散溶胶,沉积在SrTiO_3(100)单晶基片上,这种新颖方法可制成     

低温低氧压下激光法在金属基底上沉积高温超导薄膜的缓冲层钇稳定氧化锆

制备高临界电流J_c的高温超导线材与带材是高温超导走向强电应用的重要课题.与Bi系及T1系相比,YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)的不可逆线低,在液氮温区仍有很强的钉扎力.YBa_2Cu_3O_(7-δ)已在单晶基片上生长出很高质量的薄膜,J.高达(5～6)×10~6A/cm~2.但是单晶基底对强电应用是不利的,为了使YBCO薄膜的优良性能应用于带材,必须把YBCO沉积到可弯曲并且便宜的金属基底上.为防止金属基底与YBCO之间的扩散反应,用钇稳定氧化锆(YSZ)做缓冲层.但是用这种薄膜沉积法得到的带材由于不是外延生长,J_c为 10~3～10~4A/cm~2.近来人们用离子束辅助沉积法(IBAD)在金属基底上得到具有平面内织构的YSZ缓冲层,并在其上外延生长出J_c达到 10~6A/cm~2的YBCO薄膜,这使得IBAD薄膜法成     

Ar离子注入YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜引起的结构相变

自从高T_C氧化物超导体发现以来,已经成功地用各种方法制备出了具有很高临界电流密度J_c的YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜,这为高温超导体在微电子学领域中的应用奠定了基础。离子注入技术作为材料改性和基础研究的一种手段在材料科学中已经得到了广泛的应用。YBo_2Cu_3O_(7-x)高温超导材料,由于其超导电性对化学无序和结构无序都非常敏感,离子注     

YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜在转变温区光响应机理研究

自从1986年发现高温氧化物超导体以来,超导材料在液氮温区的实用成为可能,超导应用的一个重要领域是制备超导光学探测器件。这种器件无论以测辐射热还是以约瑟夫逊结模式,都具有响应波段宽(从可见光到毫米波)、噪声小、功耗低等优异性能。由于YBa_2Cu_3O_(7-x)高温氧化物超导材料的结构特性不同于低温超导体,研究其光响应特性对高温超导体基础理     

含有BaO析出相的YBCO超导薄膜

人们对YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)薄膜中第二相的行为进行了广泛的研究,结果表明:第二相的形成可以对YBCO薄膜的生长机制、超导电性能产生相当大的影响.扫描电镜揭示了第二相与超导薄膜表面形貌的关系:随着薄膜中Cu/Y和Ba/Y原子比减小,YBCO薄膜的表面粗糙度增大;而增加薄膜中的Cu含量,将导致薄膜表面形成细小的第二相CuO颗粒.最近,一些研究小组在脉冲激光沉积制备的YBCO薄膜中观察到了析出相Y_2O_3,CuO,Y_2CuO_5和     

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。     

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     

高温YBCO超导体的吸氢特性和异常核现象研究

随着高温超导体性能和理论的深入研究,人们发现YBa_2Cu_3O_(7-8)超导体具有吸氢的罕见能力,该过程遵循一般的反应式: (x/2) H_2+YBa_2Cu_3O_(7-8)→H_xYBa_2Cu_3O_(7-8)。结构分析表明,其所吸入的H位于Cu-O面内,并且随着温度等条件的改变,其状态也有变化,H的吸入对YBCO的超导特性也产生一定影响,对氢的同位素氘(D)也应具有类似现象。     

高温氧化物超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中铜核的四极共振(NQR)研究

本文报道对高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中~(63)Cu的核四极共振研究。在高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,铜氧起着十分重要的作用。由于NQR能提供每一个铜位周围电子构态方面的微观信息,因此,该方法已成为揭示高温超导电性的有力工具。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导晶体的孪晶畴结构分析

已经确认YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体的晶体结构属正交晶系,空间群为Pmmm,晶胞参数为a=3.893,b=3.820,c=11.688。这种材料经过从四方相到正交相的转变,形成具有高T_c的超导体。在超导晶体中普遍存在孪晶畴结构。本工作对这类孪晶畴结构进行了电镜观察和分析,并讨论了孪晶畴的形成及相变特征。     

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.     

铁电(Pb_(0.925)La_(0.075))(Zr_(0.65)Ti_(0.35))_(0.981)O_3薄膜的疲劳特性研究

铁电薄膜(BaLiO_3,PbLiO_3,(Pb_(1-x)La_x)(Zr_yLi_(1-y))_(1-x/4)O_3(PLZL_x/y/(1-y)),LiNbO_3,Bi_4Li_3O_12等)在近20年来由于其在电、光学上的大量应用而被广泛地研究,尤其是铁电薄膜存储器综合了半导体存储器与磁存储器的优点,具有高速度、高密度、非挥发性和极好的抗辐射性等特点,并能与半导体工艺相兼容,是国际上研究的热门领域.这些应用都需要高质量的铁电薄膜,许多薄膜制备技术,如纪光闪蒸、溅射、外延沉积、化学蒸发沉积和sol-gel方法等,已被用于在各种衬底上制备铁电薄膜.     

无稀土高温超导体Bi-Ca-Sr-Cu-O

液氮温区稀土氧化物超导体YBa_2Cu_3 O_(7-8)的发现快一周年了。自此以后成百上千家实验室对氧化物超导体做了大量的研究。实验表明,除Ce,Pr和Tb外,所有稀土元素都可以取代Y,形成高温超导体。甚至带磁矩的离子如Gd取代Y后,对超导电性并无影响。其他实验也都说明稀土元素的存在并不是出现超导的必要条件。我们曾经用非稀土元素如Ge去取代YBa_2Cu_3O_(7-8)k 的Y,取代量为80％时,T_c仍在液氮温区。 法国科学家Michel等人在Bi-Sr-Cu-O体系中发现了一种化合物Bi_2Sr_2Cu_2O_(7+8),中点     

利用重正化群和分形理论方法计算YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体临界温度与氧含量的关系曲线

实验上发现,YBa_2Cu_3O_(7-8)高温氧化物超导体的临界温度T_c与δ的关系曲线的特点是:随着δ由0→1,T_c降低,且经历了90K和60K的两个台阶。本文利用重正化群和分形理论方法对这一关系曲线进行了计算,计算的结果与实验曲线具有相似的特征,基本符合。 本工作基于如下两点:(1)在YBa_2Cu_3O_(7-8)     

超导材料的电子显微结构

超导陶瓷氧化物YBa_2Cu_3O_7的出现使超导临界温度达到90K,从而使超导材料向实用化迈进了一大步。超导材料结构的研究有助于弄清超导机理,并为寻找更好的超导材料开辟道路。下面介绍中国科学院上海硅酸盐研究所在超导结构研究方面的一些成果。     

利用“热壁扩散”法在金属衬底上生长C60单晶薄膜

自从石墨电弧放电制备克量级C_(60)的方法发现以来,研究不同衬底上C_(60)薄膜的生长行为就一直是科学家关注的热点之一.制备高质量的C_(60)薄膜,不仅在基础研究方面,而且在应用方面都具有重要的意义.例如,对于碱金属掺杂的C_(60)超导体,利用高质量的C_(60)单晶薄膜可以获得较窄的超导转变温区和较高的转变温度.此外高质量的C_(60)单晶薄膜对于研究由C_(60)和金属或半导体组成的双层膜或多层膜的非线性光学性能也具有重要的意义.C_(60)薄膜在不同衬底上的生长行为与许多因素有关,其中最重要的是衬底表面的原子排布是否与C_(60)的晶格相匹配,C_(60)与衬底之间是否存在电荷转移和是否存在键合.迄今为止,许多研究工作报     

Tl_(0.5)Pb_(0.5)Sr_(1.6)Ba_(0.4)Ca_2((Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(9+δ)体系中的铁元素替代和超导电性

在T1系超导铜氧化合物中,除了合成晶体结构中含双层TlO层的Tl_2Ba_2CuO_6(Tl2201)、Tl_2Ba_2CaCu_2O_8(Tl2212)和Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)(Tl2223)等高T_c相以外,还合成了只含Tl-O单层的超导相,其分子式分别为Tl(Ba,Sr)_2CuO_5(Tl1201)、Tl(Ba,Sr)_2CaCu_2O_7(Tl1212)和Tl(Ba,Sr)_2Ca_2Cu_3O_9(Tl1223),常写成如下通式:Tl(Ba,Sr)_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+3)(n=1,2和3等).n≥3的Tl系超导相中存在两种不等价的Cu晶位.一般把Cu-O五配位(配位多面体为金字塔形的正四方锥体)中的Cu晶位称为Cu(2)位,把Cu-O四配位(即中间的CuO_2层)中的Cu晶位称为Cu(1)位.     

La0.67Sr0.33MnO3单晶外延膜的X射线衍射表征

钙钛矿型掺杂氧化物中的巨磁阻(CMR)效应已经引起了基础理论研究和新材料应用的 极大关注.实验表明:薄膜样品中出现大的CMR效应和高的转变温度T_c与制备条件有着密切的关系.由于晶粒尺寸效应和膜的外延性对CMR有重要影响,因此,制备高质量的薄膜,研究其结构特征,对掺杂锰氧化物的巨磁阻效应机制的理解和实际应用都是十分必要的.我们用直流溅射法在(001)LaAlO_3单晶基片上制备了La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(LSMO)单晶外延薄膜,并测量了磁电阻效应.本文采用 X射线衍射及极图研究了 LSMO薄膜的外延性以及膜与衬底的晶格匹配关系.1 衬底晶胞转换 实验采用(001)LaAlO_3单晶作衬底.LaAlO_3单晶属于三方晶系,然而从LaAlO_3_单晶获得的粉末X射线衍射看出:LaAlO_3在2 θ=70°以前时,衍射峰不出现分裂(70°以后开始分裂),表明三方晶胞的LaAlO_3可以看作是由立方晶胞沿体对角线方向轻微(“压缩”或“拉长”而得到的,先将六方晶胞(a=0. 536 5 nm, c= 1.311 nm)转换为三方晶胞(菱面体晶胞,a=0.536 5 nm),则 LaAlO_3取六方晶胞时的(012)面转换成三方晶胞的(110)面,转换公式为: