YBCO液相外延生长初始阶段的研究

通过液相外延生长的方法能制备高质量的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜.利用高温金相显微镜,在大气气氛下实时观测了沉积在MgO基片上的YBCO薄膜熔化过程以及随后冷却过程中的液相外延生长初始阶段.通过对包晶分解过程的控制,留下部分微米级YBCO晶粒,并以此作为外延生长的种子.实验结果表明,通过包晶反应Y2BaCuO5+Liquid→YBa2Cu3O7-δ,能在这些剩余的YBCO晶粒周围快速外延生长出YBCO晶体.本文探讨了初始阶段的生长动力学以及外延生长取向问题.     

YBa2 Cu3 O7-δ/SrNb0.01 Ti0.99 O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术,在n型SrNb0.01Ti0.99O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜,制备出YBCO/SNTO p-n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜,且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p-n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性.     

REBa2Cu3O7-δ晶体生长和REO1.5-BaO-CuOx相图

REO1.5-BaO-CuOx系统的氧化物超导体从材料成分的角度,可分为REBa2Cu3O7-δ化合物(如YBa2Cu3O7-δ,简称YBCO或Y123)和RE1+xBa2-xCu3O7-δ固溶体(如Nd1+xBa2-xCu3O7-δ和Sm1+xBa2-xCu3O7-δ,简称NdBCOss和SmBCOss).YBCO超导材料非常容易获得精确化学计量比的123成分.而后者,作为固溶体材料的NdBCOss和SmBCOss,成分、结构和性能完全取决于晶体生长的热力学参数.本研究通过提拉法研制REBa2Cu3O7-δ单晶体,并结合REO1.5-BaO-CuOx系统的三元相图特征,讨论REBa2Cu3O7-δ单晶体生长中的成分、结构和性能的控制.     

YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO3多层膜的制备及激光感生热电电压效应的研究

采用脉冲激光沉积法在倾斜LaAlO3(100)衬底上制备了(YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO)L(L为多层膜周期数)外延多层膜.X射线衍射谱显示(YBCO/LPMO)L多层膜沿c轴生长.观察到多层膜中有很大的激光感生热电电压(LITV)出现,与YBa2Cu3O7-δ(YBCO)和La0.6Pb0.4MnO3(LPMO)单层膜相比,多层膜的LITV信号有约一个数量级的增强.讨论了影响(YBCO/LPMO)L多层膜的LITV效应的因素.     

YBa2Cu3O7－δ/SrNb0.01Ti0.99O3 p-n结的制备及其特性

采用脉冲激光沉积技术，在n型SrNb001Ti099O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜，制备出YBCO/SNTO p n结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜，且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO p n结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性. 关键词： YBa2Cu3O7-δ SrNb001Ti099O3 p n结     

通过差热分析对YBCO高温超导织构体生长极限的研究

通过差热分析研究成分变化对YBa2Cu3O7-δ／Y2BaCuO5(YBCO）高温超导织构体系列的熔化温度和固化反应温度的影响，结合排推效应所产生的成分不均匀性，分析了超导体初始组分为YBa2Cu3O7-δ＋xY2O3的织构生长极限。发现含约6－7wt%(或50mol%)CuO时，固化温度出现明显极小值。     

气流量和水分压对金属有机沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)膜织构及超导性能的影响（英文）

气流量和水分压是影响添加DEA的三氟乙酸-金属有机沉积(TFA-MOD)法制备YBa2Cu3O7-δ(YBCO)膜织构及超导性能的两个重要参数.本文详细的研究了这两个参数对YBCO膜织构及超导性能的影响.在保证其他参数条件不变的情况下,气流量和水分压的变化范围分别为0.5~2.0L/min和2.3~7.3%.气流量在0.5L/min到2.0L/min变化范围内均可获得优良的工艺过程;同时水分压在3.7~5.3%的变化范围内(对应适当的生长速率)时可观察到织构良好,表面致密,超导性能优良的YBCO膜.较低或较高的水分压会导致a轴取向的显著增多.最终,本文将气流量和水分压两个工艺参数对YBCO膜的交叉影响绘制成相图.结果表明,过高或过低的生长速率会导致更多的a轴取向成核.     

直径53 mm熔融织构单畴YBCO块材制备研究

实验表明:通过对Y123/Y211前驱粉体粒度的调整以及采用Y123∶Y211=1∶0.3摩尔比的配制方案,在顶部籽晶诱导熔融织构生长条件下,可以提高单畴YBCO块材的起始生长温度Ts,从而有效地抑制了大尺寸单畴高温超导块材生长过程中的非籽晶成核现象. 利用这一技术,我们成功地生长出多块直径53 mm、厚18mm单畴YBCO高温超导块材,其中最大磁浮力达到302牛顿,最小为274牛顿,平均磁浮力密度达到12.9 N/cm2(77K、0.55T),达到和超过了该类材料的实用化国际标准.从宏观形貌上看,样品沿径向呈完全织构生长状态,沿轴向也基本呈完全生长状态. XRD和极图分析结果显示,整块样品具有较理想的织构化程度.这一结果意味着近期有望实现更大直径单畴YBCO超导块材的织构生长.     

REBCO厚膜的液相外延生长研究

本文从基片和种膜、LPE的初始阶段研究和超导性能的控制这三个方面回顾总结了液相外延生长REBCO(RE=稀土元素)厚膜的研究进展.我课题组发现的高温超导体氧化物YBCO的过热现象直接证实了采用低包晶熔点的YBCO种膜可以生长包晶温度较高的REB-CO,丰富了种膜的选择范围,此现象尤为值得关注.在LPE生长的初始阶段存在种膜的部分溶解、夹杂的形成和与稀土元素种类有关的择优生长等现象,用包括曲率效应和界面能影响的粗化机制可以解释以上现象.因而生长高结晶性的LPE厚膜时选用高品质的种膜甚为重要.为优化生长工艺,须考虑种膜的品质、熔剂中的Ba/Cu比和气氛对Mg的污染和结晶取向,RE离子对Ba的替代等方面问题,以达到获得高质量的REBCO LPE厚膜的目的.     

不同厚度的Nd123片层的2-2复合籽晶对SmBCO样品生长的影响

采用MgO单晶与NdBa2Cu3O7-δ(Nd123)粉体的2-2复合体籽晶可以充分利用MgO与NdBCO籽晶的优势,对SmBCO晶体的生长起到了很好的诱导作用,成功制备出单畴SmBCO超导块材.本文采用不同厚度的Nd123片层和MgO单晶作为2-2复合体籽晶通过顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)制备SmBCO超导块材,研究了Nd123片层的厚度对SmBCO样品生长的影响.结果表明,随着Nd123片层厚度的增加,样品的单畴形貌逐渐消失,并且出现了随机成核.通过对样品的生长特性和微观结构的研究,阐明了不同厚度的Nd123片层对SmBCO晶体生长形貌的影响机制.