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Al2O3衬底MgB2薄膜的超导特性随薄膜厚度的变化

王晓静 , 张辰 , 张焱 , 冯庆荣 , 王越

低温物理学报

近来超薄MgB2薄膜被认为在研制新型超导电子器件方面具有比较重要的应用前景,对其超导特性的研究同时对理解低维度情形下的多带超导电性也有重要意义.在(0001)Al2O3衬底上,我们利用混合物理化学气相沉积方法生长了一系列厚度在50 nm至10 nm的MgB2超导薄膜,测量了薄膜的电阻率—温度曲线及其在不同磁场下的超导转变,考察了薄膜的基本特性参数如超导转变温度Tc、剩余电阻比RRR及超导上临界磁场Hc2等随薄膜厚度d的变化.测量发现H2 (T)随温度变化呈现出线性依赖关系,反映出MgB2薄膜的两带超导特性.随着d的降低,发现薄膜的Tc及RRR值逐渐下降,0K时的H2(0)逐渐升高.进一步地,我们发现薄膜的Tc与Hc2(0)都随RRR值呈现出比较单调的变化:Tc随RRR值降低而降低,Hc2(0)随RRR值降低而升高,表明RRR值是影响薄膜超导特性的比较重要的变量.依照两带超导理论对此现象的分析表明,与薄膜的RRR值降低相伴随的可能是MgB2薄膜内σ带电子和π带电子的带间散射率的增强.

关键词: MgB2 , 超导薄膜 , HPCVD法 , 剩余电阻比 , 上临界磁场 , 两带超导电性 , 带间散射

化学溶液沉积法在LaAlO3基底上制备La0.5 Sr0.5 TiO3 外延薄膜

高锋 , 李凤华 , 李英楠 , 王娜 , 樊占国

中国稀土学报

在常压下采用经济、适合规模化生产的化学溶液沉积法生长外延的La1-xSrxTiO3薄膜, 为YBa2Cu3O7-σ(YBCO)涂层导体提供导电缓冲层. 前驱溶液经旋转涂覆在单晶LaAlO3(001)基底上, 在纯氩气氛下分别于840, 890, 940和990 ℃恒温60 min制备薄膜. X射线衍射(XRD)分析, 在890~990 ℃的热处理条件下, 均得到纯净的具有良好外延性的La1-xSrxTiO3薄膜. 通过扫描电子显微镜(SEM)和扫描隧道显微镜(STM)观察, 样品表面光滑致密, 膜厚约为180 nm. 通过半定量能谱(EDS)分析, 确定薄膜成分为La0.4Sr0.6TiO3, 表明热处理过程中元素La部分挥发. 在890 ℃热处理温度下制得薄膜的电阻率约为1×10-2 Ω · cm.

关键词: 化学溶液沉积 , La0.5Sr0.5TiO3 , 缓冲层 , 超导薄膜 , 稀土

低温微波近场显微镜及其在材料研究中的应用

姜田 , 吴立勇 , 冯一军

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2004.03.011

微波近场技术是研究材料表面区域电磁性质的有效手段,结合低温技术则可将这种技术的应用拓展到更广的范围.本文报道了我们研制的低温扫描微波近场显微镜系统,它由微波近场显微镜和与之配合的可变温样品台构成,可以在液氮温度和室温之间工作.利用该系统我们详细研究了YBaCuO超导薄膜、NdSrMnO磁性薄膜在不同温度条件下的电磁性质,给出了相关实验结果.研究表明微波近场技术与低温技术的结合为电子材料和器件低温下局域电磁性质的研究提供了有力的手段.

关键词: 微波近场技术 , 无损检测 , 超导薄膜 , 磁性材料

用于微波滤波器的Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

阎少林 , 方兰 , 赵新杰 , 何明 , 路荣涛 , 路昕 , 周铁戈 , 贾颖新 , 王建伟

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.04.003

本文报导用磁控离子溅射和后热处理方法在LaAlO3(001)衬底上制作2英寸双面Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212) 超导薄膜的方法和薄膜的特性.XRD测试表明薄膜具有纯的Tl-2212相和c轴垂直于膜面的织构.衬底两侧薄膜的结晶形貌和超导电性均匀,超导转变温度Tc一般为105 K左右,液氮温度下临界电流密度Jc>2×106A/cm2,10GHz频率下表面电阻最小达到350μΩ,可满足超导微波滤波器实用的需要.

关键词: 超导薄膜 , Tl2Ba2CaCu2O8 , 表面电阻 , 微波滤波器

MgB2超导薄膜的化学气相沉积

迟振华 , 王天生 , 漆汉宏 , 于栋利 , 何巨龙 , 刘世民 , 田永君 , 李东春

物理测试 doi:10.3969/j.issn.1001-0777.2003.04.002

探索了采用化学气相沉积法,在LaAlO3单晶基片上原位制备了MgB2超导薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的相纯度不理想,扫描电子显微镜(SEM)观察表明薄膜的表面比较粗糙,用标准四引线法测得薄膜的起始转变温度(TConset)为30 K,零电阻温度(TCO)为18 K.

关键词: 二硼化镁 , 超导薄膜 , 化学气相沉积 , 原位

前驱膜形貌对TFA-MOD技术生长YBCO超导薄膜的影响

张云 , 张国防 , 金利华 , 王耀 , 于泽铭 , 李成山 , 闫果 , 卢亚锋

低温物理学报

本文采用三氟乙酸盐-金属有机沉积(TFA-MOD)技术在LaAlO3(001)单晶基片上、在不同的低温热处理条件下制备出不同形貌的前驱膜.从金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察可以看出,低温预分解时造成前驱膜的形貌不完整性在高温处理后并没有消除.对高温热处理后的YBCO成相膜用X射线衍射进行了物相定性分析,用J_c-Scan Leipzig系统对超导薄膜进行了超导性能分析,结果表明,前驱膜的形貌不完整性造成高温成相阶段样品杂相出现和超导性能降低,经过对低温热处理条件的优化,得到表面形貌完整的前驱膜,避免了高温成相阶段杂相出现,提高了涂层导体的超导性能,Jc可以超过1.5 MA/cm2.

关键词: 前驱膜形貌 , TFA-MOD , YBCO , 超导薄膜

化学气相沉积-后退火法制备MgB2超导薄膜

张正平 , 王松 , 薛涛 , 秦水介

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2007.03.001

本文提出在高真空镀膜系统中通过化学气相沉积(CVD)的方法沉积高纯度的先驱B膜,再经过后退火工艺,Mg扩散进入先驱膜而反应生成了MgB2超导薄膜.经过多种实验方法检测,这种薄膜具有较为优异的超导性能,是一种和传统微电子工艺兼容、适宜于工业化大规模生产MgB2超导薄膜的方法.

关键词: MgB2 , 超导薄膜 , CVD , 后退火

浅H3PO4液层下YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的红外实时表征

刘娟秀 , 罗正祥 , 羊恺 , 刘霖 , 补世荣 , 张天良 , 叶玉堂

稀有金属材料与工程

提出利用红外热像实时监测系统,实时获得在YBCO高温超导薄膜上H3PO4腐蚀浅液层的红外灰度数值分布,并以浅液层热交换简化模型为基础,通过归一化红外灰度标准差值表征YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的变化.理论分析与实验结果均表明,由归一化红外灰度标准差值的变化曲线,可以清楚展现YBCO高温超导薄膜表面粗糙度增大、减小以及趋于平缓的3个阶段,并能直接获得每个阶段所对应的时间.在本实验条件下,表面粗糙度在8 s时达到最大值,然后逐渐下降,到40 s时开始趋于稳定.浅液层条件下的YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的成功观测,是一个重要的阶段目标,为最终解决YBCO高温超导薄膜湿法刻蚀中粗糙度的实时监测难题奠定了良好基础.

关键词: 超导薄膜 , 红外热像 , 粗糙度 , 钇钡铜氧

离子束溅射法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜

胡倾宇 , 闻立时 , 赵航炜 , 乔桂文钱声伟 , 于宝海 , 杨巧勤 , 庄育智

材料研究学报

采用YBa_2Cu_3O_(7-x)靶材,用离子束溅射法在多种衬底上得到了接近化学计量的YBa_2Cu_3O_(7-x)单相超导薄膜。

关键词: 超导薄膜 , (?)on beam sputting

二维超导薄膜中拓扑缺陷数目与冷却速度关系研究

金香 , 吴鸿业 , 刘桂香 , 赵建军 , 鲁毅 , 范永生

低温物理学报

基于含时Ginzburg-Landau(TDGL)方程建立二维超导薄膜经历快速冷却后的拓扑缺陷数目与冷却速度的关系模型.采用差分法对此模型进行了数值模拟,计算出不同冷却速度下拓扑缺陷数目随着时间的变化关系.计算结果发现,在不同冷却速度下,缺陷数目随着时间的变化可以分为两个阶段:第一阶段缺陷数目较多,拓扑缺陷数目随时间急剧减少;在第二阶段,缺陷数目较少,缺陷数目缓慢减少.而且发现,较快的冷却速度有利于形成更多的拓扑缺陷.这种变化趋势与文献[8]报道的实验结果相一致.

关键词: 超导薄膜 , TDGL , KUBB相变 , 拓扑缺陷 , 冷却速度

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