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     

脉冲激光沉积制备YBa2Cu3O7-δ/Nb-doped SrTiO3双层结

超导体/半导体结(Superconductor/semiconductor p-n junction)在制备场效应管,晶体管方面具有巨大的潜力.本文通过脉冲激光沉积的方法,使用Nb掺杂的(100)方向SrTiO3作为薄膜衬底,沉积了厚度约为350nm c轴取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜,从而得到YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3双层结.R～T曲线,以及XRD曲线显示YBa2Cu3O7-δ薄膜具有良好的超导电性和晶体结构,在零磁场不同温度下测量得电流-电压曲线显示YBa2Cu3O7-δ/Nb:SrTiO3构成的超导体/半导体双层结在小于YBa2Cu3O7-δ临界转变温度Tc时具有p-n结整流特性,当大于YBa2Cu3O7-δ超导转变温度时,呈现出非典型肖特基结的特性.     

原子尺度控制钙钛矿氧化物薄膜的异质外延生长和特性研究

用激光分子束外延,原子尺度控制的外延生长出多种钙钛矿氧化物异质结.X射线衍射和原子力显微镜测量结果表明,在Si基底上生长的SrTiO3和LaAlO3薄膜具有很好的外延结构和取向,其表面达到原子尺度的光滑.YBCO/SrNb0.01Ti0.99O3、La0.9Sr0.1MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3(LSMO/SNTO)等异质结,均观测到较好的p-n结I-V特性.首次观测到钙钛矿结构氧化物p-n结电流的磁调制和正巨磁电阻效应,在255K条件下,当外加磁场分别为5×10-4T、1×10-3T、1×10-2T和0.1T时,LSMO/SNTO p-n结的磁电阻变化率ΔR/R0达到:46.7%、59.7%、70.5%和83.4%;当外加磁场为3T时,在100K条件下,在LSMO/SNTO多层p-n异质结上观测465%的正磁电阻变化率.     

基于LSAT衬底YBa2Cu3O7-δ台阶结的射频高温超导量子干涉器的制备和表征

基于 YBa2Cu3 O7 -δ (YBCO) 台阶边沿型约瑟夫森结( 台阶结) 的高温超导量子干涉器(Superconducting Quantum Interference Device, 简称 SQUID) 在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值. 制 备 YBCO 台 阶 结 及SQUID 的常用单晶衬底包括 LaAlO3 (LAO) 、SrTiO3 (STO) 及 MgO 等. (La0 .3 ,Sr0 .7 ) (Al0 .65 ,Ta0 .35 )O3 (LSAT) 没有孪晶现象、 与 YBCO 的晶格失配度很小(仅为0.4% ) , 有潜力成为制备 YBCO 台阶结及相应的高温超导 SQUID器件的新的衬底选择. 本文首次探索研究了 LSAT 衬底上 YBCO 台阶结型射频超导量子干涉器(rf SQUID) 的制备和表征. 采用氩离子束刻蚀技术在 LSAT(100) 衬底上制备角度约为46°的台阶, 利用脉冲激光沉积法在衬底上生长 YBCO 超导薄膜, 然后利用传统紫外光刻技术制备出高温超导rf SQUID 器件. 在温度为77 K 时, 器件测试观察到幅度较大的电压-磁通特性曲线, 且在部分器件的特性曲线中观察到接近方波的非传统波形, 表明器件工作于噪声较低的色散模式下. 频率1 kHz 时器件的磁通噪声约为20 μΦ0/Hz1/2 , 与文献中报道的 LAO、STO 衬底上台阶结型SQUID 器件的典型结果相当. 本工作展示了利用 LSAT 衬底制备低噪声台阶结型rf SQUID 器件的可行性, 并为进一步研制该衬底上更高性能的高温超导SQUID 器件奠定了基础     

MgO衬底上YBa2Cu3O7-δ台阶边沿型约瑟夫森结的制备及特性

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行了研究.首先利用离子束刻蚀技术和两步刻蚀法在MgO(100)衬底上制备陡度合适、边沿整齐的台阶,然后利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,进而利用紫外光刻制备出YBCO台阶结.在结样品的电阻-温度转变曲线中,观测到低于超导转变温度时的电阻拖尾现象,与约瑟夫森结的热激活相位滑移理论一致.伏安特性曲线测量表明结的行为符合电阻分路结模型,在超导转变温度TC附近结的约瑟夫森临界电流密度TC随温度T呈现出(TC-T)^2的变化规律,77 K时JC值为1.4×10^5 A/cm^2.利用制备的台阶结,初步制备了YBCO射频高温超导SQUID,器件测试观察到良好的三角波电压调制曲线,温度77 K、频率1 kHz时的磁通噪声为250μΦ0/Hz^1/2.本文结果为进一步利用MgO衬底YBCO台阶结研制高性能的高温超导SQUID等超导器件奠定了基础.     

瞬态液相辅助的 YBa2Cu3O7-δ 超导薄膜快速成相及界面反应

高温超导涂层导体因其良好的强电强磁应用前景备受关注. 本文在无氟金属有机沉积(FF-MOD) 工艺中, 通过快速将低氧压气氛切换到高氧压(p O2 ) , 实现了 YBa2Cu3 O7 -δ (YBCO) 薄膜在 LaMnO3 (LMO)/IBADMgO/Y2 O3/Al2 O3/Hastelloy 衬底上的瞬态液相和高速外延生长. 研究了快速成相的氧分压和最高晶化温度的影响, 关注超导薄膜与种籽层之间的界面反应而产生的 BaMnO3 (BMO) 异质相, 对 BMO 的成核和生长机制进行了研究, 分析了 BMO 含量对 YBCO 薄膜织构与超导性能的影响. 结果表明低晶化温度、 低氧分压气氛能够有效抑制BMO 的形成, 而低含量 BMO、 强c 轴取向有利于获得高性能的 YBCO 薄膜.     

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

YBa2Cu3O7-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,ΔCY=4.8483×10-3;ΔCT=8.5272×10-5,结果显示YBCO超导薄膜内的应变要大于TBCCO超导薄膜内的应变.另外,采用共面谐振技术研究这两片超导薄膜内的微波表面电阻随温度的变化,结果表明YBCO超导薄膜具有更大的微波表面电阻.分析和讨论了应变对超导薄膜微波表面电阻的影响.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/SrTiO_3:Nb异质结光伏特性研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Sr Ti O3:Nb基底材料上沉积出高质量钇钡铜氧(YBCO)薄膜,并对YBCO/NSTO异质结的光伏特性进行了深入研究。研究发现,YBCO/NSTO异质结在可见光部分出现明显的吸收效应;开路电压和短路电流密度分别达到1.065V和94μA/cm2;YBCO薄膜的氧含量对异质结光伏特性有很大影响。由此可知,氧含量具有明显调节YBCO薄膜正常态带隙的作用,这为YBCO薄膜在光伏发电和光电子器件领域的应用奠定基础。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

高温超导YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜的制备及性能表征

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在LaAlO3(100)单晶衬底上外延生长YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜,用X射线衍射技术(XRD)分析薄膜的物相结构和外延特性,通过原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌.本文主要研究了最佳工艺参数下交替生长多层YBCO-Y2O3膜的超导性能.结果表明,YBa2Cu3O7-δ-Y2O3薄膜为纯c轴取向外延生长,临界电流密度Jc(H=0或H//C)均高于纯YBCO薄膜,纳米Y2O3起到磁通钉扎中心作用.     

Y_2O_3缓冲层对YBCO超导转变温度的影响（英文）

超导薄膜所受的应力对其临界转变温度Tc具有重要的影响,研究应力对超导薄膜Tc的影响对获得更高Tc材料具有重要意义.本文采用溶胶-凝胶法,在LAO单晶基板上制备了Y2O3/YBCO薄膜,并研究了Y2O3缓冲层对不同厚度YBCO超导薄膜的临界转变温度的影响.研究发现,当YBCO薄膜厚度为90nm时,由于Y2O3和YBCO薄膜的晶格错配,在YBCO/Y2O3薄膜的a-b面内引入了压应力,增加了c轴的晶格常数,结果提高了YBCO薄膜的临界转变温度.当YBCO薄膜的厚度较大时(如230nm),由晶格错配引起的应力通过位错的形式得以释放,YBCO薄膜的Tc变化不大.     

Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究

采用sol-gel工艺,在分层快速退火的工艺条件下成功地制备了高质量Si基BiTi3O12铁电薄膜.研究了Si基Bi4Ti3O12薄膜的生长行为、铁电性能、C-V特性和疲劳特性.研究表明:Si基Bi4Ti3O12薄膜具有随退火温度升高沿c轴择优生长的趋势;退火温度通过影响薄膜的晶粒尺寸、生长取向和薄膜中载流子的浓度来改变Si基Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能;Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结的C-V特性曲线呈现顺时针回滞,可以实现极化存储;109次极化反转后Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化仅下降12%,具有较好的疲劳特性.     

对靶溅射技术制备的La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜中Tc的降低

本文用对靶溅射技术制备了La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3薄膜.与YBCO单层薄膜相比,由于超导/铁磁系统中的磁性邻近效应,三层薄膜表现出较低的超导转变温度.薄膜的R～T测量曲线显示出超磁阻(CMR)效应和超导转变,预示着超导和铁磁特性共存于LCMO/YBCO/LCMO三文治结构.     

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     

化学溶液法制备的Bi3.25La0.75Ti3 O12和Bi3.25Ndo.75 Ti3 O12薄膜的光学特性

采用化学溶液方法在(111)Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)和Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜.x射线衍射测试表明,两种薄膜都为单一的层状钙钛矿结构.扫描电子显微镜分析显示,BNT薄膜由大而均匀的棒状晶粒组成,BLT薄膜的组成晶粒则较小.采用紫外-近红外椭圆偏振光谱仪测试了200-1700nm波长范围的椭圆偏振光谱,拟合得到薄膜的光学常数(折射率和消光系数)和厚度,确定BLT和BNT薄膜的禁带宽度分别为4.30和3.61eV,并采用单电子振子模型分析了薄膜在带间跃迁区的折射率色散关系.     

YBa2Fe3O8+w的湿化学法制备以及电磁性质研究

本文成功采用湿化学法制备了高品质的YBa2Fe3O8+w(YBFO)材料,并利用XRD、M～T、R～T和SEM 等测试与分析手段研究了其结构、电导性质和磁性质.结果表明,YBFO在结构上具有与高温超导体YBa2Cu3O7(YBCO)高度的相似性,在电磁学行为上呈现出反铁磁(AFM)的半导体特征.YBFO与YBCO的相似...     

退火氧压对YBa2 Cu3O7-x薄膜中的激光感生热电电压效应的影响

测量了在不同氧压下退火生长的YBa2 Cu3O7-x(YBCO)薄膜中的激光感生热电电压(LITV)信号,发现随退火氧压的增大可使LITV信号的峰值有2-4倍的增强,并且变化趋势与薄膜热电势的各向异性随氧含量的变化规律相同.波长在473-808 nm范围内的连续激光辐照,在5000 Pa的氧压下退火生长的YBCO薄膜中探测到的LITV信号最大;而紫外脉冲激光辐照时,IJTV信号的最大值出现在退火氧压为105 Pa的薄膜中.LITV信号的光响应时间随退火氧压的增大而减小.理论分析表明,这一结果是由于退火氧压的提高导致薄膜材料的热扩散系数增大所致.在退火氧压为5000 Pa的YBCO薄膜中探测到响应最快的LITV信号,对紫外脉冲激光的响应时间为78 ns,并且信号的上升时间只有29 ns,与激光的脉冲宽度(约为28 ns)相当.     

不同衬底上制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的微结构研究

采用大直径中空柱状阴极直流磁控制溅射装置，在LaAlO3和Zr(Y)O2衬底上制备YBCO超导薄膜。用透射电镜（TEM）、扫描隧道显微镜（SIM）和原子力显微镜（AFM）对薄膜和衬底间的界面，薄膜的螺旋生长结构，YBCO薄膜及其相应衬底的表面形貌进行了观察和测量。分析了基片表面形貌及表层内缺陷对界面附近薄膜组织结构的影响。研究了不同衬底沉积的超导薄膜具有不同表面形貌的原因。从生长机理角度对表面形貌、缺陷和位错的形成机制进行讨论。     

CuO/Al2O3、CuO/CeO2-Al2O3和CuO/La2O3-Al2O3催化剂中CuO物种被CO氧化的比较

用浸渍法制备了CuO/Al2O3 (Cu/Al)、CuO/CeO2- Al2O3 (Cu/CeAl)和CuO/La2O3-Al2O3(Cu/LaAl)催化剂. 通过原位XRD、Raman和H2-TPR方法， 对催化剂中的CuO物种以及CuO-Al2O3的固-固相反应进行了表征. 结果表明，对于Cu/Al催化剂，CuAl2O4存在于CuO与Al2O3层之间，CuO以高分散和晶相两种相态存在于催化剂的表层；对于Cu/CeAl催化剂，除了少量高分散和晶相的CuO存在于表层外，大部分CuO迁移到了CeO2的内层，     

氧压对SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜晶格参数的影响及激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积技术制备了SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜.X射线衍射分析表明在LaAlO3(100)单晶平衬底上生长的SrTiO3及SrNb0.2Ti0.8O3薄膜是沿[001]取向的近外延生长.随着氧压在一定范围内逐渐增大,SrTiO3薄膜的晶格参数减小,而SrNb0.2Ti0.8O3薄膜的晶格参数先减小后增大.同时摸索出制备具有二维电子气超晶格(SrTiO3/SrNb0.2Ti0.8O3).的最佳氧压为1.0×10-2Pa.另外在LaAlO3(100)倾斜衬底上制备的SrNb0.2Ti0.8O3薄膜中观察到激光感生热电电压效应.