磁控溅射法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)双面超导薄膜

采用大直径中空柱状阴极磁控溅射装置和筒形加热器制备了高质量YBa2 Cu3O7-x双面超导薄膜。使用衬底为 (0 0 1)LaAlO3和 (0 0 1)YSZ。双面超导薄膜零电阻温度TC=89～ 91K ,临界电流密度JC≥ 10 6A/cm2 (77K ,零场下 ) ,微波表面电阻RS<1mΩ(77K ,10GHz)。对不同氧氩比下制备的双面膜进行了性能的比较。当O2 ∶Ar =1∶2 .5 ,衬底温度在80 0℃时 ,制备出了高质量的双面超导薄膜。同时对双面超导薄膜进行了微结构分析。用制备的 2 5mm× 2 0mm双面膜研制成功中频滤波器 ,中心频率为 1 0 6GHz时 ,插损为 0 6 7dB。

溶胶-凝胶法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的研究

传统的TFA-MOD法制备YBa2Cu3O7-x薄膜,采用Y、Ba、Cu 3种金属的三氟醋酸盐(TFA)为先驱体,在热分解时,会产生大量的HF气体,即使通过将近20h的缓慢升温过程来对薄膜进行热分解,也难以获得较为光洁的表面,从而无法实现厚膜的制备。本文提出了一种新的含氟溶胶-凝胶工艺,通过减少溶胶中F的含量,并利用二乙醇胺做修饰剂,缩短了热分解时间,提高了薄膜的表面光洁度。利用该方法在(010)LaAlO3衬底上制备了具有良好c轴取向,临界转变温度为89K的YBCO超导薄膜。

基于YBa_2Cu_3O_7薄膜的超导故障限流器设计与试验分析

针对直流电力系统短路电流分断困难的问题,提出了基于YBa2Cu3O7薄膜的电阻型超导故障限流器(SFCL)保护方案,设计了300V/200A的SFCL模型机。试验分析了不同的电源电压、负载电感和负载电阻等系统参数对薄膜限流效果及失超特性的影响。试验表明,YBa2Cu3O7薄膜能在短路电流到达临界电流Ic后准确动作,并在0.1ms时间里将短路电流峰值限制在2Ic以内。随着电源电压的增加,薄膜的失超传播速度和失超电阻值迅速增加。推导出限流器重要指标Umax、Imax与线路参数(L、R、Ue)、材料特性(Ic)的数值关系。

化学溶液沉积法制备YBa_2Cu_3O_7超导薄膜

用钇、钡、铜的环烷酸盐溶液为原料,采用化学溶液沉积法在LaAlO3(001)衬底上制备了YBa2Cu3O7超导薄膜.X射线衍射分析表明薄膜主要沿[001]方向外延生长.原子力显微研究显示晶粒排列严密、整齐有序,表面也较为平整.电阻测量显示该薄膜的超导起始转变温度为87K.本方法有望应用于大面积高温超导薄膜及带材的制备.

Eu掺杂YBa_(2-x)Eu_xCu_3O_(7-δ)超导体的X射线衍射研究

Eu掺杂(取代)导致Y系YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导材料临界电流密度增强,晶格应变被认 为是主要原因。本文研究了Eu掺杂YBa2-xEuxCu3O7-δ超导体的结构和应变,并从容忍因子讨论了 钙钛矿单元的结构稳定性和晶格畸变,以及结构与电输运的相互关系;当x<0．15时,样品中没有 杂相。我们发现Eu3+／Eu2+离子优先替代Ba位的Ba,对电输运几乎没有影响。研究还表明氧含量 对超导转变温度Tc几乎没有影响。进一步研究了所有正常态样品的自旋能隙打开温度与超导输 运及结构变化之间的关系。

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 .

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导化合物在加热过程中相转变的高压电镜原位观察

对YBa_2Cu_3O_(7-x)超导化合物在加热过程中的相转变进行了高压电镜原位观察,并做了在空气中的X射线衍射分析和真空处理样品的X射线衍射物相分析。结果表明,在真空环境下,相变温度与氧含量有关,一般比在空气中低100～120℃。在320～350℃,孪晶带开始消失,在样品表面出现一些Cu_2O黑斑,并开始由正交结构YBa_2Cu_3O_(7-x)向正交结构Y_2BaCuO_5化合物转变,在500℃左右相转变结束。在冷却过程中未发现相转变。

脉冲激光蒸发熔融织构靶制备的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

用脉冲激光蒸发熔融织构靶材在SrTiO3(0 0 1)单晶基片上制备了YBa2 Cu3O7 δ超导薄膜。用X射线衍射仪、透射电镜和原子力显微镜分别对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析。结果表明 ,薄膜呈c轴取向 ,薄膜中有一定数量的颗粒状Y2 O3杂相 ,且具有择优取向 ,而靶材中所含的Y2 BaCuO8相却没有在薄膜中形成。沉积温度升高 ,有利于 [0 0 1]取向 ,但不利于 [111]取向的Y2 O3形成。与传统的粉末烧结靶相比 ,用熔融织构靶制备YBa2 Cu3O7

CO_2、NH_3对YBa_2Cu_3O_(7-x)的结构及超导电性的影响

以热重分析(TGA)、电阻测量和X射线衍射分析等方法,研究了CO_2与NH_3对YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体结构稳定性及超导,电性的影响。当温度低于373K时,CO_2对YBa_2Cu_3O(7-x)的结构和超导电性无影响;当温度为523K时,CO_2使YBa_2Cu_3O_(7-x)的Tc下降;温度高于703K时,CO_2将很快破坏YBa_2Cu_3O_(7-x)的结构,并产生化学反应,生成新的化合物,在CO_2中存在的O_2与N_2对YBa_2Cu_3O(7-x)与CO_2的反应及反应产物的影响有较大差异。NH_3对YBa_2Cu_3O(7-x)结构稳定性的影响不大。

用电阻法研究超导体YBa_2Cu_3O_(7-x)的高温特性

本文报道用测量电阻的方法,研究高温超导体YB_(a2)Cu_3 O_(7-x)的高温电阻率,正交一四方结构相变和氧在晶格内的扩散,并对实验结果进行了分析和讨论。

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导带材与线材——提高其质量的包晶烧结工艺

1 前言 YBa_2Cu_3O_(7-x)导体合成中的一个主要问题毫无疑问是热处理。由于固态物质反应中扩散率低,因而必须将材料在高温下烧结成晶间连结很好的致密陶瓷材料,才能得到高质量的超导体。在临界温度(T℃)约为90 K时制成YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体相对容易些。然而,临界电流密度(J_c)却在很大程度上依赖于材料的形态和微结构,进而依赖于烧结参数。要得到高临界电流密度J_c值,有必要改善超电流时连结性差的晶间连续性能。

超导外延薄膜YBa_2Cu_3O_(7-δ)的氧化过程研究

通过比较磁控溅射 c取向优质外延膜 YBa2 Cu3O7-δ四周封铟和不封铟样品的低温进氧过程 ,发现氧不能扩散进入封铟样品 ,表明薄膜的自由表面阻碍氧扩散进入 .薄膜的氧化过程中存在两条氧原子流 :主要的氧原子流通过刃位错增强的点阵扩散 ;少量原子流是沿螺位错的螺旋面点阵扩散进入晶粒内 .封铟实验可以区分这两条氧原子流 .

氩氧混合气体及纯氧气氛下脉冲激光沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在保证其它实验参数不变的情况下,分别在Ar∶O2为3∶1和纯O2的气氛中,在(001)SrTiO_3(STO)基片上制备了外延的高质量YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜。X射线衍射表明在氩氧混合气体下制备的YBCO薄膜具有更好的结晶质量。扫描电子显微镜测量结果发现:相比于纯O2氛围下制备的YBCO样品,在氩氧混合氛围中制备的薄膜表面具有较小颗粒密度。通过四引线法获得YBCO薄膜的归一化电阻(R/R100K)随温度(T)的变化关系发现,虽然对应不同氛围制备的YBCO薄膜的零电阻转变温度均为90.0 K,但是,对应氩氧混合气体的YBCO具有更小的正常态电阻。研究结果表明脉冲激光制备YBCO的过程中,引入氩气可以改善YBCO薄膜的结构和性能。

基于YBa_2Cu_3O_7块材的高温超导限流器的限流特性研究

电阻型高温超导限流器(HTSFCL)利用超导体的超导态-正常态转变来限制短路电流,无需短路故障检测电路,具有体积小、重量轻的优点。为此在国内提出了基于YBa2Cu3O7高温超导材料的电阻型HTSFCL方案;开展了电阻型HTSFCL限流特性的实验研究,得到了不同电压下,HTSFCL的限流效果;分析了超导体失超电阻的传播特性。实验结果表明:电阻型HTSFCL可将预计200A(交流峰值)的短路电流限到120A,限流效果明显。这对进一步开展基于YBCO材料的电阻型HTSFCL研究具有重要的指导意义。

YBa_2Cu_3O_(7-x)对氧的检测灵敏度和响应速度

研究了高温超导体 YBa2 Cu3O7- x块材和厚膜在温度区间 40 0℃到 85 0℃电阻率随环境氧分压的变化关系 ,初步探索了其作为氧传感器材料的可能性。并研究了 YBa2 Cu3O7- x在不同温度条件下对氧的检测灵敏度和响应速度。实验表明 YBa2 Cu3O7- x对氧有较强的选择性 ,同一温度下电阻率随氧分压的增大而减小 ,且有较快的响应速度。氧分压减小时电阻率增大 ,块材响应速度较慢 。

激光化学气相沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

采用激光化学气相沉积法在(100)取向Al_2O_3衬底上制备了第二代高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)薄膜,研究了前驱体Y(DPM)3、Ba(DPM)2、Cu(DPM)2的蒸发温度对YBCO薄膜成分的影响规律。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、背散射电子显微镜对薄膜进行了表征。结果表明:制备的YBCO薄膜样品成分中含有以下化合物:YBCO、CuYO_2、Cu_2O、Cu_4O_3、Y_2O_3、CuO、CuBaO_2、BaY2O_4、Ba_2Cu_3O_x。在激光功率为130 W,沉积温度为1 123 K,腔体压强为1 kPa,前驱体蒸发温度分别为TY=453 K、TBa=603 K和TCu=453 K的条件下制得成分较单一的c-轴取向YBCO薄膜。同时结果表明载流气Ar气的流速对薄膜成分存在一定影响。

斜切基片上c-取向YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的生长特性及开裂行为

用脉冲激光沉积方法在斜切SrTiO3 (0 0 1)基片上制备了YBa2 Cu3 O7 δ薄膜 ,并用原子力显微镜、X射线衍射仪及透射电镜研究了薄膜表面形貌、取向特征、结晶性和显微结构。结果表明 ,薄膜表面呈“台阶 台面”结构 ,并伴有与台阶边缘垂直的裂纹产生 ,说明薄膜以“台阶流动”方式生长 ;而且薄膜具有c 轴取向 ,但其结晶性不好。在薄膜中没有观察到a b孪晶的存在。薄膜的开裂和结晶性较差均是由于斜切基片台阶表面晶格四方畸变抑制了薄膜正交转变时a b孪晶的产生 ,而使晶格错配应变不能释放造成的。

大气环境下YBa_2Cu_3O_7薄膜的摩擦行为和表面形貌

利用球 -盘摩擦试验装置考察了大气环境下 YBa2 Cu3O7薄膜和多晶硅薄膜同蓝宝石球及钢球对摩时的摩擦行为 ,并用原子力显微镜对其表面形貌进行了分析 .结果表明 :表面相对较粗糙的 YBa2 Cu3O7薄膜与蓝宝石球对摩时的摩擦系数低于多晶硅薄膜 /蓝宝石球的摩擦系数 ;而 2种薄膜与钢球对摩时的摩擦系数相当 ;YBa2 Cu3O7薄膜与蓝宝石球对摩时的启动摩擦非常稳定 ,而多晶硅薄膜的启动摩擦很不稳定 ;与钢球对摩时两者的启动摩擦则都比较稳定 .对 YBa2 Cu3O7薄膜的磨损表面形貌分析研究表明 ,其表面突出物结合疏松 ,容易从基体表面磨损脱落 .

YBa_2Cu_3O_(7-X)的空分纯化机理与应用

剖析了高温超导材料YBa2Cu3O7-X(简称YBCO)在高温下的氧化还原反应过程和随之发生的吸氧、放氧过程以及它们对空气分离和气体纯化的贡献。还给出了中试实验结果。YBCO作为高温超导材料其新的应用在空气分离工业中具有重要意义。