高温超导Bolometer的原理性实验

简要介绍了用固态反应法制备出高温超导体材料。材料经切磨减薄并压焊引线后制成超导测辐射热计(Bolometer)实验芯片,芯片安装在带窗口的低温恒温器中,在材料中点转变温度128K附近观测到了明显的辐照热敏效应,直流灵敏度约1V/W。

高温超导线(带)材的研究进展

综述了高温超导线(带)材的最新研究进展。主要介绍了第一代铋系高温超导线材,第二代钇系高温超导涂层带材以及新型MgB2超导线材的研究现状,并探讨了其发展方向和研究重点。

高温超导红外探测器对1～1000μm波段的光谱响应

采用ＹＢａＣｕＯ高温超导薄膜，制成芯片为蛇形的高Ｔｃ超导Ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ，对１～１０００μｍ波段的光谱响应进行了测量，本文报道了实际测量结果，表明高温超导红外探测器在红外－毫米波段有应用前景。

RuO_2包覆的TiO_2纳米复合粒子的表面与界面分析

将溶胶-凝胶法与水热合成技术相结合制备了RuO2包覆量为1.5%的TiO2纳米复合粒子,并采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱(XPS)详细研究了纳米复合粒子的表面与界面性质。结果表明,RuO2以非晶态高度分散在TiO2纳米粒子表面形成包覆层,TiO2的晶型为锐钛矿型;纳米复合粒子呈球形,平均粒径约为47.5nm,RuO2包覆层的平均厚度约为0.75nm;RuO2包覆层与核材料TiO2纳米粒子表面存在化学键的作用,这种化学包覆有利于提高纳米复合粒子结构和性能的稳定性。

多元高温超导红外探测器的电极制备

介绍了多元高温超导探测器的电极制备，对电极制备过程中的几个关键问题进行了研究，确定了最佳工艺条件，制备出的电极质量良好，又保持了原超导膜的超导性。采用该电极结构制备的１２元高温超导探测器，已有较好的光电性能，初步验证了高温超导探测器，可应用于热成象。

高温超导材料R-T曲线自动测试

介绍了高温超导材料ＲＴ 曲线用微机的测试方法。通过通用接口总线ＧＰＩＢ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｓ），将多台测试仪器与微机连接。控制程序采用ＢＡＳＩＣ语言编程，使微机自动采集和处理数据并打印所得的曲线， 实现ＲＴ曲线自动测试。

高温超导红外探测器的电极工艺探讨

介绍了高温超导红外探测器电极材料的选择和制备。选用先蒸银、后蒸金，再合金化的电极工艺。芯片装配成器件后，器件性能稳定，膜层牢固，接触电阻小。

非晶YBCO薄膜热释电红外探测器

介绍了非晶YBCO薄膜用作非制冷热释电红外探测器材料。它在室温下显示出强的热释电行为,并且容易在室温下采用射频磁控溅射法沉积,制备工艺与CMOS工艺相兼容,是一种很有潜力的热释电探测器材料。并介绍了非晶YBCO热释电薄膜的研究现状,阐述了该薄膜及其探测器的制备技术和研究动向。

YBCO半导体薄膜的热辐射及宽光谱响应特性的研究

本文就Si为衬底的钇钡铜氧 (分子式Y1Ba2 Cu3O7-δδ≥ 0 5 ,简称YBCO)半导体薄膜的热辐射及宽光谱响应特性进行了研究 ,发现这种半导体探测器响应波段不仅在红外波段 ,而且在亚毫米波段甚至毫米波段都有良好的响应特性 ,该薄膜是继VO2

YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的制备与半导体性能的研究

采用高温固相反应法制备6 0mmYBa2 Cu3O7-x(YBCO)靶材 ;通过直流磁控溅射后退火法制备具有不同过渡层 (SiO2 /Si,ZrO2 /SiO2 /Si)的薄膜 .对于Si为衬底的YBa2 Cu3O7-x薄膜 ,当x >0 .5时 ,薄膜的导电性由超导态转向半导体态 .进行了X射线衍射(XRD)分析 ,电阻温度系数 (RTC)和Hall系数测试 ,并进行Raman散射的微观分析实验 ,认为该半导体薄膜可用作室温工作的红外测辐射热计 (Bolometer)灵敏元 .

钇钡铜氧半导体薄膜的宽光谱响应特性

对以 Si为衬底的钇钡铜氧 (分子式 :Y1 Ba2 Cu3O7-δ δ≥ 0 .5 ,简称 :YBCO)半导体薄膜的宽光谱响应特性进行了研究 .采用该薄膜作灵敏元的单元测辐射热计分别对红外波段 (1— 15μm)、亚毫米波段 (5个波长 )及毫米波 (3m m )进行光谱响应测试 ,结果表明这种半导体探测器不仅在红外波段 ,而且在亚毫米波甚至毫米波段都有良好的响应特性 .该薄膜是继 VO2

Ar离子轰击高定向石墨表面结构变化的X射线光电子能谱分析

用X射线光电子能谱(XPS)研究了3.0keVAr离子轰击高定向裂解石墨(HOPG)引起的表面结构的变化。通过对C1s、CKLL及C2s谱峰形状的定性和定量分析,表明Ar离子轰击将破坏共价π键并导致表面局域sp2杂化C键向sp3杂化C键转化。sp3/sp2之比依赖于离子轰击时间。

高温超导红外探测器的研制

采用高温超导薄膜YBaCuO和GdBaCuO研制超导红外探测器。将超导膜通过光刻湿法腐蚀成形后,用剥离技术制备金电极并合金化,热压焊接4根引线,超导芯片安装在抽空窗口为KRS-5的红外探测器杜瓦瓶中。77K超导红外探测器的测试性能为:NEP_(min)=1.6×1^(-9)W/Hz^(1/2),D_(bbmax)~*=4.15×10~7cmHz^(1/2)/W,R_(max)(500K)=136V/W,τ_(min)=8.8ms,λ_p=13.6μm。对超导器件的稳定性考察得出:微桥寿命最短,长桥次之,蛇形较长。一支蛇形器件经过数十次的冷热循环和电测试,寿命已超过5个月。

a轴取向YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的制备及其Raman光谱研究

采用直流磁控溅射法在SrTiO3(100)衬底上制备a轴取向的YBa2Cu3O7-x薄膜,用四引线法测量R-T曲线Tc0=86K。对于YBa2Cu3O7-x薄膜进行喇曼光谱测量,发现0(4)振动的声子峰(～500cm-1)强度远远大于0(2)-0(3)反相振动的声子峰(～340cm-1)强度,应用群论分析证明薄膜主要是沿a轴生长的。在较低的衬底温度下(<780℃),YBa2Cu3O7-x薄膜沿a轴生长,随着衬底温度的升高,薄膜中沿c轴生长的组分逐渐增加。

红外窗口复合材料的制备与表征

利用无机、有机复合的方法获得了性能优良的红外窗口复合材料。扫描电镜观察发现无机粒子在有机基质中分布均匀。透过率测试结果表明,复合材料透过率的截止波长是由无机粒子和有机基质材料的光透过性能共同决定的,并且透过率随材料厚度增加而降低。

Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)半导体薄膜的研究

对于以Si为衬底的Y1Ba2 Cu3O7-x薄膜 ,当x >0 .5时 ,薄膜的导电性由超导态转向半导体态。我们采用了直流溅射法在Si,SiO2 /Si和 /SiO2 /Si三种基片做衬底制备了Y1Ba2 Cu3O7-x半导体薄膜。进行了温度电阻系数(TCR)测试、X射线衍射分析物相的测定、开展了霍尔系数和拉曼衍射 (Ramanshift)的微观分析实验 ,并进行了Y1Ba2 Cu3O7-x半导体多晶薄膜在室温下的黑体辐射的响应实验。通过我们的实验验证了这种薄膜的氧含量 ,与国外文献资料报道的实验结果相符合。发现了有过渡层的Y1Ba2 Cu3O7-x;半导体多晶薄膜优于没有过渡层的Y1Ba2 Cu3O7-x半导体多薄膜 ,并且适用于制造室温下工作的红外探测器的敏感元。

高温超导薄膜及其应用研究

高温超导红外探测器的应用波长可延伸到 1 0 0 0 μm以上。与现有的半导体红外探测器比较有如下优点 :( 1 )在远红外探测和毫米波区 ,高温超导探测器是性能最好的器件 (LN温度 ) ,目前在 8 1 4μm性能最好的红外探测器是HgCdTe ,但它在 2 0 μm以后灵敏度大大下降 ,而不能用 ;对于30 0K工作的热释电等器件 ,其性能要低两个数量级 ;( 2 )列阵器件适合成像系统 ;( 3)低度功耗 ;( 4)成品率高 ,成本低。本文研究粒度及粒度分布、预烧次数、温度和时间与超导电性的关系。制备出单向好的Y系高温超导粉 ;研究了压力与靶材的成型关系 ;研究了热处理与靶材的超导电性的关系 :制备出30mm ,45mm ,6 0mm ,6 5mm ,1 0 0mm大尺寸的高Tc 超导靶材。D >4.5g/cm3 ,室温电阻<5Ω ,Tc>90K ,抗磁性好 ;采用直流溅射法制备出Y系高温超导薄膜 ;Tc≥ 90K ,ΔT <3K ,Jc>1× 1 0 6A/cm2 。所制备Y系高温超导红外探测器 ,平均响应率R( 5 0 0 .1 2 .1 ) =5× 1 0 3 V·W-1,平均噪声等效功率NEP( 5 0 0 .1 2 .1 ) =3.5× 1 0 2 W·Hz-1/2 ,平均探测率D ( 5 0 0 .1 2 .1 ) =5× 1 0 8cm·Hz·W-1/2 w-1。

室温下Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)半导体薄膜的测辐射热计的研究

对以Si为衬底的薄膜 ,当x >0 .5时 ,薄膜导电性由超导态转向半导体态。我们研究了以Si为衬底有ZrO2 过渡层和以Si为衬底有SiO2 过渡层的两种YBaCuO薄膜。我们使用X射线衍射方法测定了这两种薄膜的物相结构 ,这两种薄膜均属于多晶态。在此基础上 ,又做了各元素的比例实验 ,发现了YBaCuO的物理结构和电学性能的变化。找出了适用于测辐射热计的最佳比例的Y1Ba2 Cu3 O7 x薄膜。另外做了这种薄膜的电阻率随温度的变化而改变的实验。用该薄膜研制的测辐射热计 (bolometers) ,其响应率 (R)、探测率 (D )、噪声等效功率(NEP)、热响应时间 (t)均有改善。经理论计算与实验结果很好的吻合。这种调整比例后的薄膜的温度电阻系数 (TCR)预计高达 3.98%K-1,在 1 0Hz至 5 0 0Hz频率范围内完成了信号和噪声测试。调整偏置电流能清晰地识别热噪声和 1 /f噪声以及TCR变化。实验表明比例约为 1∶0 .5∶2∶5的YbaCuO多晶态半导体薄膜所制备的bolometer,其响应率Rv=4× 1 0 4V/W ,在lμA偏置电流 ,1 2Hz斩波频率下探测率D >1× 1 0 8cmHz1/ 2 /W。

恢复和提高Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)高温超导膜性能的一种方法

Y1 Ba2 Cu3 O7-x高温超导膜用于控测器研究在制备过程中及存放期间 ,氧成份的逸漏是难以避免的 ,这导致超导薄膜性能严重退化甚至报废。提出了一种方法 ,即注氧法 ,对于恢复超导薄膜中的氧组分含量 ,保持和提高超导膜的性能 。

多元超导红外探测器电极掩膜板的制备及应用

由于ＹＢａＣｕＯ是一种怕水、酸和乙醇等有机溶剂的材料，且通过一次光刻工艺后ＴｃＯ要下降３～４Ｋ．因此，减少光刻工艺次数就成为制备多元器件的关键。本文介绍一种适用于多元超导红外探测器的新工艺，在电极剥离几乎无法成功的情况下，用电极掩膜板的方法可获得性能优良的微形图样，使成品率达１００％。