高温超导研究的新进展

本文简要回顾了一年来高温超导的新进展，特别介绍和讨论了新型高温超导体系和线材、带材、块材及薄膜应用的发展情况。     

介电可调薄膜材料及压控微波器件研究

利用介电可调薄膜材料的调谐特性研制的介质压控微波器件高频特性好、功率容量大、响应速度快,还有易集成、功耗小、成本低、可靠性高的特点,相比半导体管、铁氧体以及MEMS器件有明显的优势。该文系统介绍了近年来国内外介电可调薄膜材料及压控微波器件的研究进展,并结合作者的工作评述了介电可调薄膜材料和压控微波器件的应用情况。除研究最为集中的钛酸锶钡BaxSr1-xTiO3(BST)材料,还介绍了具有较高调谐率的铋基焦绿石铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7(BMN)薄膜材料,该材料介电损耗低(约0.002),介电常数适中(约86),温度系数小,是一种极具发展前景的微波介电可调材料。     

BST薄膜漏电流温度特性研究

采用射频溅射制备Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜,研究了测试温度(295～375K)对BST薄膜J-V(电流密度-电压)特性的影响.实验发现:J∝Vm在低场下(V＜1.8V)m≈1,高场下(V＞1.8V)m≈8.随着测试温度升高,在低场下电流密度增大,指数m值保持不变;而在高场下电流密度减小,指数m值减小.通过进一步分析发现:电流密度和温度的关系在低场下满足lnJ∝-1T,在高场下满足logJ∝1t.     

STO铁电薄膜晶化动力学研究

从经典的成核长大理论出发,建立了STO铁电薄膜的晶化动力学模型,根据模型模拟了热处理温度以及升温速率对STO铁电薄膜微结构的影响.模拟计算结果表明,在热处理温度较低的情况下,薄膜的晶粒较大,晶粒尺寸分布也较宽.随着晶化温度的升高,晶粒生长受到抑制,晶粒较小.当升温速率较小时,晶粒生长充分、晶粒较大,但晶粒大小分布不均匀.当升温速率较大时,薄膜晶粒大小分布均匀,晶粒较小.模拟计算结果与实际情况一致.     

激光分子束外延BaTiO3/SrTiO3超晶格的晶格应变研究

采用脉冲激光分子束外延(PLMBE)方法,通过优化的工艺参数,在SrTiO3(100)单晶基片上外延结构为(8/8)的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜.综合利用反射式高能电子衍射系统(RHEED)、高分辨率X射线衍射(HRXRD)以及高分辨率透射电镜选区电子衍射(SAED)技术,研究超晶格薄膜的晶格应变现象和规律.研究结果表明,在制备的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中,BaTiO3晶胞面外晶格增大,面内晶格减小;而SrTiO3晶胞面内及面外方向晶格都被拉伸,但面外晶格拉伸程度较大,SrTiO3晶胞产生了与BaTiO3晶胞方向一致的四方相转变.     

SrTiO3薄膜材料的高分辨率X射线衍射分析研究

本文应用高分辨X射线衍射(HRXRD+TAXRD)技术对外延生长的SrTiO3膜进行了分析,获得了有关该薄膜的晶体取向、衬底的结构特性以及弛豫态的点阵常数等信息,对今后改进SrTiO3系列样品生长工艺有重要的意义.     

BST类铁电薄膜的最低晶化温度和自装生长研究

利用激光分子束外延技术(LMBE)在Si(111)、SrTiO3(100)单晶基片上在(10-5pa)高真空环境中外延生长SrTiO3(STO)、BaTiO3(BTO)、Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜.通过反射高能电子衍射(RHEED)实时监测薄膜生长,并结合原子力显微镜(AFM)分析薄膜的生长模式.根据RHEED衍射强度振荡曲线及衍射图样的变化确定动态和静态最低晶化温度,发现STO、BTO、BST三种铁电薄膜可以分别在280℃、330℃、340℃的低温下实现外延层状生长.当保持BTO(110)/Si(111)层状生长,逐渐降低沉积速率时,发现这种层状模式中每层高度是由整数倍单胞堆积而成,并且随着沉积速率从0.017nm/s降低到0.005nm/s时,每层高度由9降低到1个BTO单胞构成,这对由ABO3钙钛矿材料自组装形成纳米结构具有重要意义.     

基于光纤的磁光克尔回线测试仪研究

快速准确地测量磁光材料的磁光克尔特性是磁光型记录材料研究的关键之一。提出了一种基于保偏光纤传输偏振光并进行小角度磁光克尔旋转角测量的方法 ,通过信号处理过程中的实时除法运算 ,有效地解决了光源光强不稳定性对测量结果的影响 ,具有光路调节快速方便 ,测试稳定可靠 ,可以在线自动测试的特点。     

快速热处理对(Ba,Sr)TiO3薄膜晶化行为的影响

采用射频溅射法在Si(111)基片上制备了(Ba,Sr)TiO3(BST)薄膜,并对制备的薄膜进行了快速退火热处理.采用X射线衍射和原子力显微镜分析了退火温度、退火时间和加热速度对BST薄膜晶化行为的影响.研究结果表明,BST薄膜的晶化行为强烈依赖于退火温度、退火时间和加热速度.BST薄膜的结晶度随退火温度的升高而提高.适当的热处理可降低BST薄膜的表面粗糙度,BST薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高经历了一个先降低后增大的过程,但退火后BST薄膜的表面粗糙度都小于制备态薄膜的表面粗糙度.BST薄膜的晶粒尺寸随退火温度的升高经历了一个先增大后减小的过程.随退火时间的延长,BST薄膜的特征衍射峰越来越强,薄膜的晶化程度越来越高.随退火时问的延长,BST薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度也经历了一个先增大后减小的过程.BST薄膜的晶粒大小主要由退火温度决定.高的升温速率可获得较小的晶粒.