高T_c超导薄膜的研究动向

高T_c超导材料的实用化和超导电子学的进展,在很大程度上取决于超导薄膜技术的突破,因此国内外正广泛而深入地开展薄膜生长方法,薄膜结构和特性的研究。华中理工大学光学系薄膜实验室和激光技术国家重点实验室利用射频溅射技术,电子束蒸发技术和激光蒸发技术分别在ZrO_2和SrTiO_3等衬底上制备Y-Ba-Cu-O薄膜获初步成果。     

高T_c超导薄膜的研究动向

高T_c超导材料的实用化和超导电子学的进展,在很大程度上取决于超导薄膜技术的突破,因此国内外正广泛而深入地开展薄膜生长方法、薄膜结构和特性的研究。华中理工大学光学系薄膜实验室和激光技术国家重点实验室利用射频溅射技术、电子束蒸发技术和激光蒸发技术分别在ZrO_2和SrTiO_3等衬底上制备Y-Ba-Cu-O薄膜获初步成果。 测试数据表明:利用三种方法制备的薄膜其零电阻温度均在85K以上,其中最好的结果是用射频溅射法在ZrO_2衬底上制得的,开始转变温度为99K,零电阻温度90K,宽度为2K,电流密度在78K下测量为10~3—10~4A/cm~2。经X线衍射、扫描电镜和透射电镜等     

超导薄膜材料研制有进展

物理系固体物理教研组承担“准分子激光蒸发制备高Tc超导薄膜”的攻关项目,近日成功地在硅衬底上制备出零电阻为 82K的 YBaCuO超导薄膜,这一成果在国内尚属首次,为高Tc超导材料在微电子学中的应用提供了基础。 过去两年中,该课题组一直是借用单原子探测实验室的准分子激光器开展研究工作,因此只能挤出一些零星时间断断续续做实验。尽管如此,他们经过去年一年的努力,成功地在钛酸锶衬底上制备出了高质量的 YBaCuO超导薄膜,去年底经超导攻关中心统一评测,临界电流密度达 2.5 x 106 A/cm2,属国内领先地位。今年三月以来,单原子探测实验室…     

脉冲激光沉积YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜表面形态研究

用脉冲激光沉积法,在SrTiO3基板上获得YBa2Cu3O7-δ超导薄膜．对其超导性能、晶体结构、原子尺度的平面形态和均匀性等进行研究．观察到YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的原子图像．     

MgB_2超导材料的薄膜制备及其超导器件的实现

报道了采用电子束蒸发技术实现MgB2薄膜制备的实验工作。通过蒸镀B膜和Mg/B多层膜两种前驱体,分别经高温区(~900℃)和中温区(~700℃)退火处理后成功获得了高质量的MgB2薄膜样品。对样品的超导性能、晶体结构和表面形貌进行了详细的测量和表征,并对两类样品性质上所表现出的差异进行了分析。此外,还报道了在薄膜制备基础上利用微加工技术实现的超导微波谐振器的结果。     

MgB2超导材料的薄膜制备及其超导器件的实现

报道了采用电子束蒸发技术实现MgB₂薄膜制备的实验工作。通过蒸镀B膜和Mg/B多层膜两种前驱体,分别经高温区(～900℃)和中温区(～700℃)退火处理后成功获得了高质量的MgB₂薄膜样品。对样品的超导性能、晶体结构和表面形貌进行了详细的测量和表征,并对两类样品性质上所表现出的差异进行了分析。此外,还报道了在薄膜制备基础上利用微加工技术实现的超导微波谐振器的结果。     

用喷雾沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜

近来许多人已用电子束蒸发、激光加热蒸发、分子束外延、溅射法等方法制成了YBaCuO超导薄膜。但上述方法都需要比较昂贵的镀膜设备,而且不易准确控制膜的成份,重复性差。本文采用简单的喷雾沉积法,在ZrO_2单晶衬底上制备出Tc(onset)=95K,Tc(R=0)=87K的YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜。 1.用Y_2O_3,BaCO_3,CuO为原料,按Y:Ba:Cu=1:2:3的比例混合后倒入硝酸     

脉冲激光沉积法原位后退火生长MgB2薄膜的研究

采用脉冲激光沉积的方法在 Al₂O₃（0001）基片上先生成 Mg-B 混和薄膜,然后采用原位后退火的方法生成 MgB₂ 超导薄膜,采用磁测量（M-T）、X射线衍射、扫描电子显微镜技术分析了各种沉积及退火条件对 MgB₂ 超导薄膜表面形貌、晶体结构、超导电性的影响。在沉积温度为 200 ℃,退火时间 5min 时,改变退火温度得到一组薄膜,研究退火温度对超导薄膜性质的影响,得到了转变温度-退火温度曲线。在退火温度为 670℃、720℃ 时,得到了最高的临界转变温度 T_c=33K,X射线衍射结果表明此时的薄膜有 c 轴取向。同时比较了在 200℃ 下沉积,在 670℃ 下分别退火不同时间的薄膜的超导性质。还比较了分别在不同温度下沉积,然后在 670℃ 下退火 5min 的薄膜的超导性质。结果表明,沉积温度和退火温度、退火时间极大的影响了薄膜的各种性质。     

激光技术国家实验室最新成果简介

华中理工大学激光技术国家实验室自1989年初到现在的半年多时间内,又取得了一批有较高学术水平和应用价值的新成果.其中固体薄膜成果尤其引人注目.薄膜类成果主要有高功率红外激光ZnSe、GaAs全透窗口、部分反射镜和透镜;镀银后又镀增强介质膜的高反射率(R≥99.5%)全反射铜镜和增强介质膜钼镜,这两种全反射镜部优于目前国内普遍使用的镀金镜;高功率激光圆偏振镜的研制也取得圆满成功.上述光学元件是提高大功率红外激光器的光束质量和提高激光工业加工水平所必需的,这些元件大部分已用于科研生产实际.国家实验室的光学薄膜科研已经进入国际先进行列,其主要标志是采用了计算机自动设计,十分复杂的膜系都能设计并镀制成功.激光诱导沉积超导薄膜也取得了重要成果,主要性能指标已达到国际较好水平.激光方法制备高温超导薄膜有其它方法不能比拟     

实用高温超导薄膜研究开发

超导薄膜是超导电子应用的基础材料，用超导薄膜制作的超导器件具有的性能，是任何其他材料无法相比的。高温超导薄膜可广泛应用于红外探测、微弱电磁信号接收、人体及生物磁测量、微波通信与探测、信号处理、电力开关等。目前，高温超导薄膜的研究处于从基础研究向实际应用转化的关键阶段，已从实验室进入了超导电子学的各个应用领域，正在发展成为     

NaF薄膜的结构与应力分析

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)衬底上生长了NaF薄膜．分别用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的微观结构、表面形貌以及薄膜应力进行了表征与分析．AFM测试结果表明,低激光能量密度下制备的薄膜表面均匀、致密,均方根粗糙度(Rms)仅为0．538 nm;XRD分析结果表明,用脉冲激光沉积方法制备的氟化钠薄膜在(222)晶面有明显的择优取向．应力分析薄膜的残余应力为压应力,应力大小随激光能量密度的增加而增加;XPS分析结果表明,热蒸发制备的NaF薄膜氧含量明显高于PLD方法制备的NaF薄膜的氧含量．热蒸发方法制备的薄膜中的氧含主要来源于水中的氧,PID方法制备的薄膜中的氧主要来源于游离态氧,说明PLD方法制备的薄膜不容易潮解．     

激光沉积高温超导薄膜的研究

本文利用激光剥离超导靶材的技术,在相当低的基片温度下,原位生长出了零电阻温度90K左右、C-轴取向择优生长的Y-Ba-Cu-O超导薄膜;给出了激光剥离材料的新模型;推导了激光剥离材料的功率密度阈值、剥离层厚度和被剥离而喷射出来的粒子所受到的反冲压的数学表达式.     

NaF薄膜的结构与应力分析

采用脉冲激光沉积（PLD）法在Si（100）衬底上生长了NaF薄膜．分别用原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的微观结构、表面形貌以及薄膜应力进行了表征与分析．AFM测试结果表明，低激光能量密度下制备的薄膜表面均匀、致密，均方根粗糙度（Rms）仅为0．538nm；XRD分析结果表明，用脉冲激光沉积方法制备的氟化钠薄膜在（222）晶面有明显的择优取向．应力分析薄膜的残余应力为压应力，应力大小随激光能量密度的增加而增加；XPS分析结果表明，热蒸发制备的NaF薄膜氧含量明显高于PLD方法制备的NaF薄膜的氧含量．热蒸发方法制备的薄膜中的氧含主要来源于水中的氧，PLD方法制备的薄膜中的氧主要来源于游离态氧，说明PLD方法制备的薄膜不容易潮解．     

金属原子二维平面蒸发动力学过程的数值模拟

金属蒸发产生原子束技术在材料科学、超导及光学器件,特别是原子激光同位素分离中得到充分应用。为分析激光分离同位素中电子枪加热金属高温蒸发过程中原子束的密度、速度及温度分布特性,采用由Ｂｏｌｔｚｍ ｍ ａｎ 方程而来的ＢＧＫ 方程,对长槽型坩埚的二维平面蒸发动力学过程进行数值模拟。着重研究了原子蒸气束空间自由蒸发的特性以及Ｋｎｕｄｓｅｎ 数（Ｋｎ 数）变化时,蒸气原子物理参数的变化。关于空间自由蒸发的研究结果与采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 方法模拟的结果符合得很好。     

生长条件对柔性钴铁氧体薄膜结构和磁性能的影响

采用脉冲激光沉积法在柔性云母衬底上生长了钴铁氧体(CoFe2O4,CFO)薄膜材料.利用X射线衍射、原子力显微镜和超导量子干涉仪对薄膜样品的结构、形貌和磁性进行了研究,讨论了在不同衬底温度和氧气压力下制备的CFO薄膜的结构与磁性能差异.结果表明,在590～690℃温度区间与10～40 mT氧压区间内,650℃、30 m...     

超导研究中的新技术和新材料专题·编者按

自金属汞中发现超导材料的第一个基本属性——(直流)零电阻至今恰好110年,迄今在数据库Super Con中可以找到12000多个超导体.超导研究中的新技术和新材料不断为这个领域注入活力,使其历久弥新. 1908年,在液氢预冷和节流膨胀过程下, Kamerlingh Onnes成功将氦液化, 3年后在测量汞的低温电阻时发现超导.钇钡铜氧高温超导体发现当年, Dijkkamp和Venkatesan等人用准分子脉冲激光镀膜技术成功制备了该体系的超导薄膜.     

中国科学院物理研究所超导国家重点实验室

为适应高温超导研究的迅速发展,国家计委于1987年批准在中国科学院物理研究所建立国家超导实验室,1988年开始筹建,1991年4月实验室通过验收,列入国家重点实验室系列,并正式向国内外开放.1995年8月通过第1次评估,获B类第1名,2000年5月通过第2次评估,被评为优秀(A类)国家重点实验室. 1研究方向 本实验室的研究方向为超导体新材料,新合成工艺的探索和研究,高温超导体物理性质和与高温超导电性机理相关的实验及理论问题的研究,高温超导薄膜及器件的物理研究,同时开展和其他相关材料、相关物理问题的交叉学科的研究,解决超导应用中的关键技术问题,推动超导技术向产业部门转移.     

TBCCO/LAO高温超导薄膜的电阻转变和各向异性

将Tl2Ba2CaCu2O8(TBCCO)高温超导薄膜通过磁控溅射的方法沉积到LaAlO3(LAO)衬底上,SEM和XRD的测量结果显示该超导薄膜具有很高的成膜品质.通过标准四引线方法对TBCCO/LAO高温超导薄膜在不同磁场下的电阻转变进行了研究.结果表明:在一定的磁场下TBCCO/LAO超导薄膜具有很强的电阻转变展宽现象,并且当磁场垂直于超导薄膜表面时该超导薄膜显示出更强的电阻转变展宽现象.用热激活辅助磁通流动理论对该超导薄膜的电阻转变展宽现象进行了解释,同时通过分析超导薄膜的电阻转变对该超导薄膜的各向异性进行了讨论.     

高温超导多层薄膜布图布线技术

本文简要地回顾了超导发展和应用的历史,概述了高温超导薄膜的制备工艺及其进展。对高温超导多层ＹＢＣＯ薄膜布图布线技术进行了综述,重点介绍了高温超导多层薄膜布图布线技术中的刻蚀法、激光退火法、水汽退火法和涂敷化学试剂法的基本原理、工艺特点和最新发展情况,其中包括了我们研究ＹＢＣＯ超导薄膜水汽退火布图技术的初步结果。     

用阳离子置换法制备汞系高温超导薄膜

介绍了最近发明的一种制备汞系高温超导薄膜的新方法—阳离子置换法．采用Ｔ１ 系外延超导薄膜作为先驱薄膜,将Ｔ１ 系超导薄膜在Ｈｇ 气氛下进行热处理,用Ｈｇ 置换先驱薄膜中的Ｔ１,进而生成Ｈｇ 系外延超导薄膜．用此方法,成功地在ＬａＡｌＯ３ （００１）衬底上制做出了高质量的ＨｇＢａ２ＣａＣｕ２Ｏｘ 超导薄膜．Ｘ－光衍射θ－２θ扫描和极图测试表明,薄膜具有很纯的超导相和很好的外延结构．超导临界温度可达１２２Ｋ．在７７Ｋ温度下,临界电流密度达到３．４×１０６ Ａ／ｃｍ ２,在１１０Ｋ 温度下,临界电流密度仍可保持在０．７×１０６Ａ／ｃｍ ２ ．