掺杂Y2O3和BaCeO3提高MOD-YBCO超导性能的研究

本文通过在前驱液中添加过量钇盐和铈的有机盐,采用三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD) 在铝酸镧单晶基体上制备了含有纳米氧化钇和纳米铈酸钡的YBCO薄膜. 与纯YBCO薄膜相比,掺杂Y₂O₃/BaCeO₃的YBCO膜的临界转变温度几乎保持不变,为91 K左右. 而掺杂Y₂O₃/BaCeO₃的YBCO膜的临界电流密度达到5.0 MA/cm² (77 K, 0T), 是纯YBCO膜临界电流密度的1.5倍.薄膜中的Y₂O₃和BaCeO₃可能在YBCO内部起到了 有效的钉扎磁通作用. 关键词： 钇钡铜氧薄膜 2O₃和纳米BaCeO₃')" href="#">纳米Y₂O₃和纳米BaCeO₃ 磁通钉扎 三氟乙酸盐-金属有机沉积     

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB₂超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B₂H₆流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB₂超薄膜样品,并研究了超导转变温度T_c、剩余电阻率ρ_(42K)、上临界磁场H_c2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,T_c(0)降低,ρ_(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜,T_c(0) =32.8 K,ρ_(42K) =118 μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜最高的T_c值;对于厚度为10 nm的MgB₂膜,T_c(0)=35.5 K,ρ_(42K)=17.7 μΩcm,上临界磁场μ₀H_c2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度J_c=1.0×10⁷ A/cm²,是迄今为止10 nm厚MgB₂超薄膜的最高J_c值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB₂超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景. 关键词： 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 薄膜生长 氢气流量 混合物理化学气相沉积     

前驱液成分对TFA-MOD法制备YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

采用三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD)在铝酸镧单晶基体上制备了YBa₂Cu₃O_7-x (YBCO)超导薄膜.通过改变前驱液的成分,研究了金属元素的不同化学计量比对YBCO薄膜的结构和性能的影响.结果表明,按照钇盐Y(CH₃COO)₃与钡盐Ba(CH₃COO)₂的比例为Y ∶Ba=1 ∶1.5时所制备的YBCO薄膜的临界电流密度比严 关键词： 三氟乙酸盐-金属有机沉积 钇钡铜氧薄膜 前驱液成分 磁通钉扎     

MgB2超导膜的厚度与其Jc(5K,0T)的关系

通过混合物理化学气相沉积法 (hybrid physical-chemical vapor deposition, HPCVD), 在(000l) SiC 衬底上制得一系列从10 nm到8 μm的MgB₂超导膜样品, 并对它们的形貌、超导转变温度T_c 和临界电流密度J_c与膜厚度的关系进行了研究. 观察到T_c随膜厚度增加上升到最大值后, 尽管膜继续增厚, 但T_c值保持近乎平稳, 而J_c则先随膜厚度增加上升到最高值后, 继而则随膜的厚度的增加而下降. MgB₂膜的T_c(0)和T_c(onset)值与膜厚的关系基本一致, T_c(0)在膜厚为230 nm处达到最大值T_c(0)=41.4 K, 而J_c(5K,0T)在膜厚为100 nm时达到最大值, J_c (5 K, 0 T)=2.3×10⁸A·cm^-2, 这也说明了我们能用HPCVD方法制备出高质量干净MgB₂超导膜. 本文研究的超导膜厚度变化跨度非常大, 从10 nm级的超薄膜到100 nm级的薄膜, 再到几微米的厚膜, 如此T_c和J_c对膜厚度变化的依赖就有了较完整、成体系的研究. 并且本文的工作对MgB₂超导薄膜制备的厚度选取具有实际应用意义. 关键词： 2超导膜')" href="#">MgB₂超导膜 混合物理化学气相沉积法 厚度 临界电流密度     

蓝宝石基片上制备大面积Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

在2英寸双面蓝宝石基片上采用CeO₂作为缓冲层制备了高质量Tl₂Ba₂CaCu₂O₈(Tl-2212)超导薄膜.以金属铈作为溅射靶材,采用射频磁控反应溅射法生长了c轴织构的CeO₂缓冲薄膜,并研究了不同生长条件对于CeO₂缓冲层的晶体结构及表面形貌的影响.超导薄膜采用直流磁控溅射和后热处理的方法制备.扫描电子显微镜(SEM)图像显示,超     

CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

用射频/直流磁控溅射法制备了CeO₂/Nb₂O₅双层氧敏薄膜，利用X射线光电子能谱(XPS)，描述并解释了单层CeO₂薄膜中氧随温度变化的动力学行为，以及CeO₂/Nb₂O₅薄膜界面对氧敏特性的影响.通过对Ce3d XPS谱的高斯拟合，计算了Ce³⁺浓度并给出了判定Ce⁴⁺还原的标志.结果表明，界面效应可以提高CeO₂/Nb₂O₅薄膜中Ce⁴⁺的还原能力，使之远远高于单层CeO₂薄膜，这对薄膜的氧敏特性是极为有利的. 关键词：     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa₂Cu₃O_7-δ/LaAlO₃ (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl₂Ba₂CaCu₂O₈/LaAlO₃ (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔC_{关键词： YBCO/LAO TBCCO/LAO 超导薄膜 应变 表面电阻}     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

YBCO/聚丙烯腈杂化膜及其超导性研究

报告了一种简单制备不依赖于基底结构的柔性YBCO/聚丙烯腈（PAN）厚膜的新方法.研究结果发现,PAN含量从0增加到10wt%的过程中,全部YBCO/PAN样品的超导临界温度T_c在900—920 K区间,表现出较好的超导电性.而且当PAN含量为10wt%时,YBCO/PAN杂化膜即具有一定柔性,膜厚约35 μm,临界电流密度Jc=29×10⁴Acm^-2(1 T, 10 K)和J< 关键词： 超导电性 YBCO 聚丙烯腈（PAN） 杂化膜     

蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能

采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd₂O₃掺杂CeO₂(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化：衬底温度由室温升高到300℃时, 关键词： 2O₃掺杂CeO₂电解质薄膜')" href="#">Gd₂O₃掺杂CeO₂电解质薄膜 反应磁控溅射 生长特性 电学性能     

High critical current density YBa2Cu3O7−δ tapes prepared by the surface-oxidation epitaxy method

YBa₂Cu₃O_7−δ (YBCO) films with high critical current density (J_c) were successfully fabricated on nickel tapes buffered with epitaxial NiO. NiO was prepared on the textured nickel tape by the surface-oxidation epitaxy (SOE) method. We have reported so far a critical temperature (T_c) of 87 K and J_c=4–6×10⁴ A/cm² (77 K, 0 T) for the YBCO films on NiO/Ni tapes. To enhance the superconducting properties of the YBCO films on the SOE-grown NiO, depositions of thin oxide cap layers such as YSZ, CeO₂, and MgO on NiO were investigated. These oxide cap layers were epitaxially grown on NiO and provided the template for the epitaxial growth of YBCO films. Substantially improved data of T_c=88 K and J_c=3×10⁵ A/cm² (77 K, 0 T) and 1×10⁴ A/cm² (77 K, Hc, 4 T) were obtained for YBCO film on NiO, by using a MgO cap layer with a thickness of 50 nm. The method described in this paper is a simple way to produce long YBCO tape conductors with high-J_c values.     

PREPARATION OF a-AXIS ORIENTED YBa2Cu3Ox THIN FILMS

The a-axis oriented YBa₂Cu₃O_x(YBCO) thin films could be grown on (100) SrTiO₃(STO) substrates with STO buffer layers by dc and rf magnetron sputtering either by low-ering the deposition temperature, or by using a self-template technique. For the latter, the resistivity of the thin film at 290K along the substrate [001] direction is about four times larger than that in the [010] direction. The zero resistance temperatures T_c0 are 89 K in both directions. So high quality a-axis oriented YBCO thin films can be prepared by the self-template technique. Also the T_c0 increase monotonously with the reduction of the thickness of the YBCO seed layer.     

The effect of Ag or Au overlayers on underlying YBa2Cu3O7 thin films

Although Ag and Au are commonly used to provide low-resistance contacts to YBa₂Cu₃O₇ (YBCO), their effect on the electrical properties of the underlying YBCO has been largely neglected. Epitaxial YBCO thin films on LaAlO₃ substrates were used in this study. Thin (50 nm) and thick (1 μm) layers of Ag or Au were deposited as overlayers, and in some cases annealed in oxygen at 550–650°C. Compared to samples with no metal overlayers, for both Ag and Au the normal-state parameters changed (resistivity, its temperature coefficient, and the transition width), whereas the transition temperature and critical current density remained unaltered. These results are encouraging for the use of these metals as contacts and/or conducting overlayers on YBCO.     

SiO2 passivation film effects on microwave characteristics of YBa2Cu3O7−x-based resonators

SiO₂ film coated as a passivation layer for YBa₂Cu₃O_7−x (YBCO)-based microwave devices is investigated by measuring the microwave characteristics of microstrip line resonators. The SiO₂ film is deposited with its 0.3 to 0.4 μm thickness by a sputtering method using Ar + 30%O₂ plasma. These deposition conditions do not degrade the microwave characteristics and the critical temperature (T_c). Next, the SiO₂ film coated resonators are compared with the uncoated ones for two kinds of degradation conditions: a 200°C annealing in air, and an exposure to air at 85°C and 85% RH (relative humidity). We find that the SiO₂ passivation film prevents the YBCO thin film from the surface degradation and reacting with water.     

MoSi2薄膜电子性质的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法, 研究了四方MoSi₂薄膜的电子性质. 计算结果表明, 各种厚度的薄膜都是金属性的, 并且随着厚度的增加, 其态密度与能带结构都逐渐趋近于MoSi₂块体的特性. 通过对MoSi₂薄膜磁性的分析, 发现三个原子层厚的薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.33 μ_B; 而当薄膜的厚度大于三个原子层时, 薄膜不具有磁性. 此外, 进一步对单侧加氢饱和以及双侧加氢饱和结构下三原子层MoSi₂薄膜的电子性质进行了研究, 发现单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.26 μ_B, 而双侧加氢饱和三原子层MoSi₂薄膜是非磁性的. 双侧未饱和与单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜的自旋极化率分别为30%和33%. 这些研究结果表明, 三原子层厚的MoSi₂ 超薄薄膜在悬空或者生长于基底之上时具有金属磁性, 预示着它在纳米电子学和自旋电子学器件等方面都有潜在的应用前景.     

低能离子对高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的表面改性和机理

低能氩离子束轰击并后退火处理的离子束表面改性,会影响高温超导薄膜的表面结构和超导特性,但是其中的深刻微观机理不清楚.本文通过连续改变离子束轰击时间,系统研究了离子束表面改性对于超导膜结构和临界电流密度的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、J_(c-scanning)测试表征样品的结构特性和超导特性,并得出内应变、氧空位缺陷等参量.研究表明,经过表面改性的钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_(7-δ),YBCO)薄膜,随轰击时间增加表面形貌会变得更加均匀致密,a轴晶粒消失,并且临界电流密度有了显著的提高.由化学键收缩配对模型分析得出,临界电流密度的提高与薄膜内应变增大和引发的局部YBCO结构中Cu—O键收缩有关.     

In_2O_3:Sn中间层改善B掺杂ZnO薄膜的性能及其应用研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)法生长的掺硼氧化锌(BZO)薄膜,具有天然的"类金字塔"绒面结构,作为硅基薄膜太阳电池的前电极具有良好的陷光效果.但直接获得的BZO薄膜表面形貌过于尖锐,影响后续硅基薄膜材料生长质量及太阳电池的光电转换效率.本文设计了以一层超薄In2O3:Sn(ITO)薄膜(～4 nm厚度)作为中间层的多层膜,并通过对顶层BZO薄膜的厚度调制,改善BZO薄膜的表面特性,薄膜结构为:glass/底层BZO/ITO/顶层BZO.合适厚度的顶层BZO薄膜有助于获得类似"菜花状"形貌特征,尖锐的表面趋于"柔和",而较厚的顶层BZO薄膜仍然保持"类金字塔状"结构."柔和"的BZO薄膜表面结构有助于提高后续生长薄膜电池的结晶质量.将获得的新型"三明治"结构多层膜应用于p-i-n型氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜太阳电池,相比传统的BZO薄膜,电池的量子效率QE在500—800 nm波长范围提高了～10%,并且电池的Jsc和Voc均有所提高.     

多孔CeO2膜的制备及其光谱性能

以铈箔为原料,采用阳极氧化法和热处理法制备多孔的CeO₂膜。将阳极氧化铈膜分别在400,500和800 ℃下进行热处理,分别研究阳极氧化铈膜的晶体结构、组成和表面形貌,分别研究多孔的CeO₂膜红外光谱特征吸收和热膨胀性能。阳极氧化铈膜是Ce(OH)₃,CeF₃,Ce₂O₃,CeO₂和Ce的混合膜,并吸附水和乙二醇,其中Ce(OH)₃,CeF₃,Ce₂O₃分别为六方晶型结构,CeO₂和Ce分别为立方晶型结构。阳极氧化铈膜中的Ce(OH)₃,Ce₂O₃和Ce分别在400和500 ℃进行热处理时可能分别转变为CeO₂,分别在400和500 ℃热处理后的膜为CeF₃和CeO₂的混合膜。阳极氧化铈膜中的Ce(OH)₃,CeF₃,Ce₂O₃和Ce在800 ℃进行热处理时可能分别转变为CeO₂,在800 ℃热处理后的膜为CeO₂膜。该CeO₂膜是多孔的膜,且孔为直孔,在1 600～4 000 cm-1范围内具有强吸收。该CeO₂膜在170～900 ℃范围内热膨胀系数变化不大,该膜的热稳定性较好。     

微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,制备了具有一定晶化率不同Ge含量的氢化微晶硅锗(μcSi1-xGex:H)薄膜.通过Ⅹ射线荧光谱、拉曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试,表征了μc-Si_(1-x)Ge_x:H的材料微结构随Ge含量的演变.研究表明:提高Ge含量可以增强μc-Si_(1-x)Ge_x:H薄膜的吸收系数.将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度(J_(sc)).特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下,长波响应的提高会更为显著.应用ZnO衬底后,在Ge含量分别为9%和27%时,μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池的转换效率均超过了7%.最后,将μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中,发现μc-Si_(0.73)Ge_(0.27):H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm厚微晶硅(μc-Si:H)底电池更高的长波响应.以上结果体现μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池作为高效近红外光吸收层,在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.