用熔融织构靶制备的YBa2Cu3O7—δ超导薄膜的微观组织结构

用脉冲激光蒸发熔融织构靶材在SrTiO3(001)单晶基片上制备了YBa2Cu3O7—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，薄膜中产生了一定数量的颗粒状Y203杂相，且具有择优取向，而靶材中所含的Y2BaCuO8相却没有在薄膜中形成，沉积温度升高，有利于[001]取向的Y2O3的形成，但不利于[111]取向Y2O3的形成，与传统的粉末烧结靶相比，用熔融织构靶制备YBa2Cu3O7—δ薄膜可以明显抑制薄膜表面颗粒的形成。     

斜切基片上台阶流动生长的YBCO薄膜及BST/YBCO双层薄膜

用脉冲激光沉积法在斜切(001)SrTiO3单晶基片上生长了c轴取向的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜,在斜切(001)LaAlO3单晶基片上生长了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ双层薄膜,并用扫描电镜和透射电镜对薄膜组织进行了表征。结果表明,在1°~3°斜切的SrTiO3基片上生长的YBa2Cu3O7-δ薄膜,呈现台阶流动(stepflow)到三维岛状生长的转变;而6°~15°斜切基片上生长的YBa2Cu3O7-δ薄膜为完全台阶流动生长。在1.2°斜切的LaAlO3基片上原位制备了良好异质外延生长的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ双层薄膜。在77K,1MHz频率和±30V直流偏压下,测定了其电容-电压特性,确定其介电常数、可调谐性和品质因数分别为1200,60%和133。表明该Ba0.1Sr0.9TiO3薄膜可应用于在液氮温度下工作的可调谐微波器件。     

过掺杂区Y123体系的低温内耗研究

制备了部分Ca替代Y的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ样品，以及通过高温淬火获得了具有不同氧含量的Y0.85Ca0.15Ba2Cu3O7-δ系列陶瓷样品。用双端振动簧法研究了从室温至液氮温区的音频内耗谱。结果表明，未掺杂的YBa2Cu3O7-δ（Y123）)在220K附近有一个内耗峰(记为P3)，随着Ca含量的增加，P3峰的强度逐渐受到了抑制，而峰位稍向低温移动．对于以0．15的Ca替代Y的Y123样品，通过高温淬火减少氧含量，P3峰由抑制逐渐恢复，P3峰依赖于载流子的浓度，在过掺杂区P3峰受到抑制，这表明P3峰与高温超导欠掺杂区的异常有关，进一步的分析认为，P3峰很可能联系于欠掺杂区载流子的异常行为。     

反应磁控溅射法制备氧化钒薄膜

采用反应磁控溅射加真空退火分别在玻璃和Si（100）基底上制备氧化钒薄膜,利用X射线衍射和原子力显微镜分析其物相和表面形貌。结果表明：氧气体积分数低于15％时,玻璃上薄膜为低价钒氧化物,Si（100）A2薄膜为V2O5（001）织构和V2O3（104）织构,高于20％时两基底上薄膜均为V2O5;玻璃上V2O5薄膜500℃下退火3h生成VO2,退火后薄膜粗糙度明显下降;Si（100）上V2O5薄膜500℃下退火2h生成V2O3（104）织构,退火后薄膜粗糙度变化不大。     

氧含量对YBa2Cu3O7-δ能级结构的影响

用Gaussian-03软件中的密度泛函理论（DFT）BLYP/LanL2MB方法系统计算了YBa2Cu3O7-δ（0≤δ≤1）不同氧含量时的能级结构,特别是费米面附近的能级特征.根据计算结果发现氧含量对YBa2Cu3O7-δ深层能级影响较小,对最高占据态附近的能级影响较大,且随着氧含量的增加,最高占据态能级降低.计算结果能很好地解释Tc随氧含量变化的实验规律,从一个侧面说明了氧含量在YBCO超导体中的作用机理.     

YBa2Cu3O7-x多晶块材中激光感生电压效应的实验探究

采用固相反应法制备了高温超导YBa2Cu3O7-x多晶块材,并对YBa2Cu3O7-x多晶块材中的激光感生电压(LIV)效应进行了探究。首次在斜切角α(α～20°)的YBa2Cu3O7-x多晶块材中测量到了LIV信号,且在能量密度为47 mJ/cm2的紫外脉冲激光照射下,峰值电压为26.7 mV,上升沿为30 ns,半高宽为56 ns;信号峰值与斜切角α密切相关,并且与入射激光能量几乎呈线性增大。YBa2Cu3O7-x多晶块材中的LIV信号起源于热电各向异性,同时,对YBa2Cu3O7-x多晶块材和薄膜中的LIV信号做了对比研究,发现了多晶中的信号比薄膜中的小。     

EFFECTS OF Pb COMPOUND ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF YBa2Cu3O7-δ

The melting temperature and critical transition temperature T, of YBa2Cu3O7-δ with deferent content additives of PbO and BaPbO3 were studied. When PbO was doped in YBa2Cu3O7-δ the melting temperature of YBa2Cu3O7-δ was reduced, however its superconductivity was weakened. From the XRD pattern of the sintered mixture of YBa2Cu3O7-δ and PbO, it was known that there was a reaction between YBa2Cu3O7-δ and PbO, and the product was BaPbO Hence different contents of BaPbO3 (10mass%, 20mass% and 30mass% ) were added in YBa2Cu3O7-δ It was proved that there were no reactions between YBa2Cu3O7-δ and BaPbO3.And the superconductivity of the mixtures was much better than that of the samples with PbO additive.     

化学溶液沉积（CSD）法制备YBCO/Y2O3/YBCO薄膜

以Y2O3纳米颗粒伪层作中间层,用CSD法制备夹层结构的YBCO/Y2O3/YBCO薄膜。薄膜表面光滑致密,没有裂纹和空洞。XRD分析表明,YBCO/Y2O3/YBCO薄膜具有较强的c轴取向,其超导转变温度为92K,在60K零场下其临界电流密度达到6.9MA/cm2,表明YBCO/Y2O3/YBCO薄膜具有优良的超导性能。     

一种新型化学溶液沉积法制备涂层导体用RE2O3（RE=Y, Sm, Eu, Dy, Yb）缓冲层

用一种新的化学溶液沉积方法在双轴织构NiW (200)合金基底上制备了涂层导体用稀土氧化物RE2O3(RE=Y, Sm, Eu, Dy, Yb)缓冲层.分别利用X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜对制得的RE2O3缓冲层的相结构、织构、表面形貌和平整度进行了检测.结果表明,RE2O3缓冲层具有较好的双轴织构,表面平整无裂纹.     

{001}LaAlO_3衬底上沉积YBa_2Cu_3O_（7-x）薄膜的HRXRD研究

采用脉冲激光沉积技术（PLD）在{001}LaAlO3（LAO）衬底上生长YBa2Cu3O7-x（YBCO）薄膜,并通过极图、摇摆曲线以及倒易空间图谱等高分辨X射线衍射技术（HRXRD）对其微结构进行表征。结果表明,YBCO薄膜的晶粒取向主要为{001}YBCO//{001}LAO,〈100〉YBCO//〈100〉LAO,但还有2%的{001}YBCO//{001}LAO,〈110〉YBCO//〈100〉LAO取向。摇摆曲线结果表明,YBCO的面外取向有一定的漫散（宽度为0.75°）;薄膜面内存在90°±0.65°〈110〉孪晶畴结构,主要是由四方到正交的相变过程中较大的局部应力以及〈100〉和〈010〉方向应力差异引起的。     

制备YBa2Cu3O7-δ/Ag自润滑复合材料及性能

为制备出从低温到高温宽范围内使用的固体润滑材料,分别以纯Ag和AgNO3的方式向高温超导材料YBa2Cu3O7-δ中掺杂金属银,制备出了具有超导性能、一定的机械性能和摩擦学性能的氧化物基复合材料,对其组织和性能进行了研究,重点分析了其增韧机理和减摩耐磨机理.研究发现,分布于晶粒间的Ag微粒有效抑制裂纹的萌生和扩展,从而改善了氧化物陶瓷YBa2Cu3O7-δ的脆性;常温和高温下,复合材料都表现出低而稳定的摩擦因数,软金属膜 硬基体是其减摩耐磨机理;由AgNO3制备出的复合材料基体内Ag微粒的粒径更小,分布更加均匀,团聚少,表现出更好的综合性能.     

REBa2Cu3O7的化学键性质和Moessbauer谱研究

利用电介质的平均能带模型计算了REBa2Cu3O7(RE=Eu,Y)的化学键参数,得到Cu(1)-O键的平无共价性为0.41,Cu(2)-O键的平共价性为0.28,应用由共价性和极化率定义的化学环境因子计算了^57Fe和^119Sn在REBa2Cu3O7中的Moessbauer同质异能位移,确定了^57Fe在EuBa2Cu3O7和^119Sn在YBa2Cu3O7中的价态和占位情况。     

粉末熔化工艺制备YBCO先驱粉末的相转变

采用粉末熔化工艺(PMP)制备YBa2Cu3O7-x先驱粉末.研究了在加热过程中加热速率和保温时间对其相成分的影响,并对粉末的显微结构进行了分析.通过高温X射线衍射仪原位研究了400°C/h和6000°C/h的加热速率对先驱粉末加热到包晶分解温度过程中的相变化过程.结果表明:加热速率为400°C/h时,先驱粉末会形成YBa2Cu3O7-x相;加熟速率为6000°C/h时,则不会有YBa2Cu3O7-x相生成.通过研究不同保温时间对粉末熔化工艺先驱粉末的影响,得出YBa2Cu3O7-x相的形成区间,其结果有助于控制粉末熔化工艺的参数和理解工艺的本质.     

钇钡铜氧(YBa_2Cu_3O_7)涂层超导用Ni基片上立方织构NiO缓冲层的制备

本研究完成了在具有立方织构的Ni基带上用外延生长法制备NiO缓冲层的工作。用此方法制成的NiO膜具有很强的立方织构 ,其 ( 111)的Φ扫描峰的最大半高宽 (FWHM )值达到 11°。这种NiO膜的形成为进一步溅射沉积具有双轴取向的YBa2 Cu3O7膜奠定了良好的基础     

浸渍提拉法合成Bi4Ti3O12基复合薄膜及其光催化性能

以TiO2、Bi4Ti3O12为原材料,采用浸渍-提拉法制备复合薄膜,研究了材料合成工艺对复合薄膜微观形貌、相结构及光催化性能的影响。XRD研究结果表明,合成的复合薄膜材料中含有正交相Bi4Ti3O12和锐钛矿TiO2两种晶相,Bi4Ti3O12沿垂直于玻璃基片的<001>方向取向生长。TiO2溶胶的浓度,Bi4Ti3O12的用量,以及表面活性剂的用量,拉膜次数对复合薄膜的成型有明显的影响,当TiO2溶胶的浓度为3mol/L、TiO2溶胶和Bi4Ti3O12质量比为10:1、表面活性剂的质量分数为3%、拉膜次数为3次的时候,合成的Bi4Ti3O12/TiO2复合薄膜较均匀且具有较优异的光催化性能。     

YBa_2Cu_4O_8超导材料及其制备技术的研究进展

结合超导材料领域的研究进展,简述了YBCO超导材料的的分类、特点及应用,介绍了YBa2Cu4O8超导材料的研究现状,综述了YBa2Cu4O8单晶和薄膜材料制备技术的研究进展和应用。     

电弧离子镀氧化铬涂层的组织结构及硬度

采用电弧离子镀方法在不锈钢基体上沉积Cr2O3薄膜，研究了氧流量和脉冲偏压对薄膜相结构、沉积速率、表面形貌、薄膜硬度的影响。结果表明，氧流量和脉冲偏压对薄膜的相结构有较大的影响，在氧流量为130cm^3／s、脉冲偏压为-100V时，出现Cr2O3{001}面择优取向；氧流量增高，脉冲偏压增大时，薄膜的表面形貌得到改善；在脉冲偏压为-200V、氧流量为130cmf^3／s时，可获得符合Cr2O3化学计量比的薄膜，其硬度达到36GPa。     

高质量2英寸双面YBCO/MgO薄膜的批量化制备

开展了2英寸(5.08cm)MgO单晶基片上YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜的制备及工艺稳定性研究。通过对基片表面状态的研究,提出了高温退火处理基片的方法,改善了基片的表平整度,大幅度提高了薄膜的取向性以及结晶质量,制备得到的YBCO薄膜具有优越的超导电性,薄膜临界电流密度J(c77K,0T)≈2.5MA/cm2,微波表面电阻R(s10GHz,77K)≈0.16mΩ,能够满足超导滤波器的设计要求。另外,还就工艺的稳定性和可重复性进行了研究,表明电子科技大学已具有小批量化提供大面积双面YBCO样品的能力。     

光学级金刚石自支撑膜及其镀制Y2O3增透膜后的高温抗氧化性

为了提高金刚石膜的红外透过率和高温抗氧化性能,采用纯钇(Y)金属靶,使用直流反应磁控溅射法在光学级金刚石自支撑膜表面制备了Y2O3薄膜.对比研究了光学级金刚石自支撑膜和Y2O3/Diamond/Y2O3复合窗口的高温抗氧化性能,及氧化前后样品表面形貌和红外透过率的变化情况.热分析、扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱仪的研究结果表明Y2O3薄膜对光学级金刚石膜有非常好的抗氧化防护性能,在高达950℃的温度暴露30s后对光学级金刚石膜表面没有造成明显损伤,且仍能保持良好的增透效果(透过率超过80%).     

元素扩散对Cr2O3陶瓷薄膜结构和摩擦学性能的影响

目的 通过高温热处理,不同基材会发生不同的组织演变,研究了组织演变对基材中金属元素高温扩散的影响,从而判断其对多弧离子镀制备Cr2O3陶瓷薄膜形貌、结构以及摩擦学性能的影响。方法 利用多弧离子镀技术在不同基材表面(Inconel 718合金、IC10合金、45钢、316不锈钢)沉积Cr2O3薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)和冷场发射扫描电镜(FESEM)分析了基材和薄膜高温退火前后的表面形貌,并且利用EDS分析了基材和薄膜表面的元素含量变化。采用X射线衍射仪(XRD)对Cr2O3薄膜进行物相分析,使用往复摩擦磨损试验仪、三维轮廓仪以及扫描电子显微镜分析了基材和薄膜退火前后的摩擦学性能。结果 热处理后基材中的元素会扩散到其表面,Inconel 718合金、IC10合金和45钢热处理后,其摩擦因数降低。在Inconel 718合金和316不锈钢表面沉积的Cr2O3薄膜高温退火后,基材中的金属元素沿着Cr2O3薄膜晶界扩散至薄膜表面,并与大气中的O2反应形成三元氧化物。Cr2O3薄膜经1 000 ℃退火后,Inconel 718合金中的Ti元素扩散至Cr2O3薄膜表面形成类网状凸起结构,且薄膜表面形成CrTiO3和Cr2O3混合相,316不锈钢中的Mn元素扩散至Cr2O3薄膜表面形成尖晶石结构的MnCr2O4相,45钢表面上沉积的Cr2O3薄膜在850 ℃退火后薄膜表面形成以Fe元素为主的大颗粒,薄膜表面物相为Fe2O3和Cr2O3混合相,IC10合金表面上沉积的Cr2O3薄膜表面没有发现基材中的金属元素,主要物相为Cr2O3相。Cr2O3薄膜退火后摩擦因数降低至0.45左右。结论 Inconel 718合金、45钢以及316不锈钢中的金属元素扩散至薄膜表面时,其对Cr2O3薄膜的物相组成、表面形貌以及摩擦学性能有很大的影响。IC10合金表面上沉积的Cr2O3薄膜热处理后,磨损寿命较低。Inconel 718合金表面上沉积的Cr2O3薄膜具有优异的摩擦学性能。