不同气氛下LaMnO_3缓冲层后退火效应研究

在第二代高温涂层导体离子束辅助沉积技术(IBAD)路线中,LaMnO_3(LMO)作为超导层的生长面,直接影响到YBCO的性能,为改善LMO的织构、形貌等,对磁控溅射法制备的LMO薄膜进行了后退火处理,本实验系统研究了后退火处理对LMO物相、织构、表面形貌等的影响,并进一步研究了后退火效应对超导层的影响.结果表明后退火处理有助于改善LMO表面形貌,优化LMO微结构,在潮湿Ar-5%H2气氛下,LMO缓冲层改善率最高,在经湿Ar-5%H2后退火处理的LMO缓冲层上制备的超导层具有最佳的性能,在77K自场下,临界电流密度达到1.2 MA/cm~2.     

高分子辅助化学溶液沉积法制备涂层导体Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9-x)缓冲层

本文采用高分子辅助化学溶液沉积(PACSD)的方法,在双轴织构的Ni-5%W合金基底上制备了Sm0.2Ce0.8O1.9-x(SCO)单一缓冲层,并研究了不同退火温度对缓冲层织构和微结构的影响.研究结果表明,通过1100℃退火处理可以得到织构优良、表面致密平整,厚度可达200nm的SCO单一缓冲层.在该缓冲层上用类似的方法沉积的YBCO薄膜的临界超导转变温度Tc0为87K且Jc可达0.5MA.cm-2(在77K时).可以认为,Sm掺杂CeO2是制备单一缓冲层的一种有效的适合大规模生产的新途径.     

电化学法涂层导体CeO_2缓冲层外延生长研究

电化学沉积法制备高温超导YBa2Cu3O7-δ涂层导体缓冲层具有工艺简单、设备要求低、易于连续化批量制备等优点。采用电化学沉积法,在双轴织构的Ni-5at.%W(Ni-5W)金属基带上成功制备出了具有良好c轴取向的CeO2缓冲层薄膜。利用X射线衍射、极图、扫描电子显微镜和原子力显微镜等对上述氧化物薄膜的织构、表面形貌等进行表征。重点研究了薄膜厚度、退火温度、退火时间等工艺对薄膜外延生长及其表面形貌的影响,结果表明:电化学沉积方法制备的CeO2缓冲层具有很好的双轴织构、表面平整、均一,粗糙度低,表现出良好的缓冲层性质。结合金属有机化学溶液超导层的制备技术,本工作展示了一条全化学法制备第二代高温超导带材的技术路线,具有很好的应用前景。     

电子束蒸发制备YBCO超导薄膜研究

采用电子束沉积制备YBCO超导薄膜,研究了760℃—840℃的不同退火温度下高温热处理对YBCO薄膜双轴织构、表面形貌及超导性能的影响。超导临界电流密度测试、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明,退火温度在在800℃时,YBCO薄膜具有良好的织构和平整致密的表面形貌,在77K自场下的临界电流密度J可达4.2×106/cm2。     

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     

磁控溅射法LaMnO_3帽子层的外延生长探究

采用卷对卷装置通过直流反应磁控溅射法在离子束辅助沉积(IBAD)的MgO上生长获得了纯c轴织构的LaMnO_3(LMO)帽子层,详细研究了不同基底温度、氧分压、溅射功率及不同MgO基底对LMO帽子层微结构及其性能的影响,研究表明,LMO具有一定的生长优化工艺,而IBAD-MgO基底性能对LMO的外延生长的影响尤为显著.在最优条件下,最终获得了纯c轴织构、面内外半高宽都较小且表面比较致密平整的LMO帽子层,以此LMO薄膜作为缓冲层,通过化学法外延生长的YBCO超导薄膜,其77K自场下Jc达到1.69 MA/cm~2.     

低氟MOD法制备YBCO及其银掺杂效应

金属有机溶剂法(MOD)是制备高质量YBCO涂层导体的主要方法之一.银掺杂可以有效降低晶界的弱连接改善薄膜的表面形貌,提高涂层导体的超导性能.目前,主要以物理方法和块材为主。本文采用低氟MOD方法进行银掺杂,在哈氏合金缓冲层上制备了YBCO-Ag,首先研究了银对YBCO织构的影响,然后研究了银对YBCO成相温区的影响。实验结果表明银掺杂可以抑制a轴成核,YBCO-Ag在较宽的成相温区具有良好c轴织构,样品表面平整致密无裂纹.     

化学溶液法La_2Zr_2O_7缓冲层的厚度对外延生长超导层的影响（英文）

采用全化学溶液沉积方法在NiW衬底上制备La_2Zr_2O_7缓冲层和YBCO薄膜.采用X射线衍射和扫描电镜研究了不同的LZO缓冲层厚度对超导层的影响.不同厚度LZO的面内外织构具有一定差别.当LZO厚度达到145nm时,LZO缓冲层的织构和阻隔能力最佳,才能制备出具有良好性能YBCO超导层.     

MOD法在双轴织构Ni-W合金基片上制备SrTiO_3缓冲层

MOD(金属有机化合物沉积)方法被认为是制备第二代高温超导带材最有应用前景的方法之一。文中采用MOD方法在具有双轴织构的Ni基带上制备SrTiO3薄膜作为高温超导带材的缓冲层,并研究了种子层前驱溶液和退火工艺对SrTiO3薄膜的微观结构及表面形貌的影响。通过这种方法,在Ni-5at.%W基带上获得了具有良好择优取向和表面平整的SrTiO3薄膜。     

短时高温热处理工艺对YBCO超导薄膜结构和性能的影响

通过无氟高分子辅助金属有机物沉积法(PA-MOD)制备了YBCO超导薄膜,研究了785～845℃的不同短时高温热处理对YBCO薄膜双轴织构、表面形貌及超导性能的影响.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明,经800℃短时高温处理的YBCO薄膜具有良好的双轴织构和平整致密的表面形貌.物性测量(Quantum-DesignSQUID)的结果表明,该薄膜超导转变温度达到90K,77K自场下的临界电流密度(Jc)为2MA/cm2.     

退火处理ZnPc(OC_8H_(17)OPyCH_3I)_8阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池

制备了以Zn Pc(OC8H17OPy CH3I)8为阴极缓冲层、P3HT∶PCBM为有源层的有机太阳能电池。对阴极缓冲层Zn Pc(OC8H17OPy CH3I)8薄膜分别进行了溶剂蒸汽退火和过渡舱惰性气体流退火处理,并利用原子力显微镜(AFM)对缓冲层表面形貌进行了表征。结果表明:这两种退火方法都使缓冲层形貌得以改善。电池效率从2.14%提高到3.76%,电流密度从8.12 m A/cm2提高到10.71 m A/cm2,填充因子从0.45提高到0.61。与传统器件相比,退火处理的阴极缓冲层器件的稳定性也得到了改善,器件寿命延长了1.4倍。这种简单阴极界面处理方法为改善聚合物太阳能电池性能提供了有效途径。     

利用Ag_2O/PEDOT:PSS复合缓冲层提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池器件性能的研究

利用Ag2O/PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐)作为复合阳极缓冲层,制备了P3HT:PCBM(聚(3-已基噻吩):富勒烯衍生物)聚合物太阳能电池器件,并通过改变氧化银插入层的厚度来分析复合缓冲层对器件性能的影响.实验发现,具有阳极缓冲层修饰的器件在退火处理后,光伏性能得到了改善.相比于单一PEDOT:PSS缓冲层的器件,Ag2O/PEDOT:PSS复合缓冲层可以增大器件的短路电流密度和外量子效率,使器件效率得到提高.分析表明,退火处理可以有效改善活性层的薄膜形貌,增加光的吸收和激子的解离,而较薄氧化银的引入,可以有效降低阳极处空穴的输运势垒,提高器件空穴收集效率,并能充当化学间隔层,提高器件光伏性能和稳定性.     

涂层导体用CeO_2帽子层的表面特征及其温度依赖性

涂层导体中,作为多层织构模板中的最上层,帽子层的表面形貌、晶粒尺寸、表面粗糙度、平整度、致密度等表面特征将直接影响其上YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层的形核、织构形成和外延生长,表面特征的优化成为近期涂层导体缓冲层研究的重点.采用磁控溅射方法在LaMnO_3/Epi-MgO/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/Hastelloy C276上动态外延生长CeO_2薄膜作为涂层导体帽子层,主要研究了沉积温度对CeO_2薄膜表面特征的影响.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及拉曼光谱仪等对CeO_2薄膜的织构、微结构及表面形貌、表面粗糙度、平整度等表面特性进行细致表征.研究结果表明:CeO_2薄膜的表面特征对沉积温度依赖性强;在沉积温度800℃左右获得了最好的织构和表面,CeO_2薄膜具有最好的(00l)取向,面内半高宽为7.1°,晶粒尺寸接近YBa_2Cu_3O_(7-δ)最高形核密度对应的CeO_2最佳尺寸,薄膜表面连续平整均匀,光滑致密无裂纹,其均方根粗糙度约1.4nm;而且,在此CeO2缓冲层上用三氟乙酸—金属有机沉积方法(TFA-MOD)外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层具有良好的织构及致密平整的表面.     

高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO缓冲层以及Tl-2212超导薄膜长的影响

研究了蓝宝石(1102)基片在不同温度和时间下退火时表面形貌和表面相结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和T1-2212超导薄膜生长的影响.原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1000℃温度下退火,蓝宝石(1102)的表面首先局部区域形成台阶结构,然后表面形成叠层台阶结构,随着退火时间的延长.表面发生了台阶合并现象,表面形貌最终演化为稳定的具有光滑平台的宽台阶结构.XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高蓝宝石基片表面结构的完整性.在1000℃温度下热处理20 h的蓝宝石(1102)基片上可以生长出具有面内取向的CeO2(001)缓冲层.在具有缓冲层的蓝宝石基片上可以制作出高质量c轴织构的外延11-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)为104.7 K,液氮温度下临界电流密度(Jc)达到3.5 MA/cm2,微波表面电阻R(77 K,10 GHz)约为390μΩ.     

MgB_2带材的超导电性与制备温度的关系

报导了利用电泳技术在不锈钢基底上制备 Mg B2 超导带材。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、电测量和磁测量技术 ,分别研究了后退火温度对带材表面形貌、晶体结构、超导转变温度和临界电流密度的影响。结果表明 ,随着后退火温度的升高 ,Mg B2 带材的结晶情况逐渐变好 ,超导转变温度升高、转变宽度变窄。 90 0℃下制备的带材的临界电流密度为 6× 10 5A/ cm2 (5 K,0 T)。     

采用分解—结晶法制备高取向Bi系块材的研究

本文报道了一种制备高取向 Bi 系块材的新方法一分解-结晶法,并系统地研究了分解温度、冷却速度及后处理条件等工艺参数对织构及超导电性的影响.实验结果表明,该方法能得到极好的织构样品,高温退火不破坏这种生长织构.冷却速度对织构及超导电性有一定的影响,低氧气氛下退火有利于改善样品的超导性能.     

预处理气氛对电子束蒸发制备YBCO薄膜性能和结构的影响

采用先电子束沉积后退火的两步法制备YBCO超导薄膜;根据薄膜的超导临界电流密度、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果,研究了不同预处理气氛对YBCO薄膜结构、表面形貌及超导性能的影响。     

热处理对MgO基片的表面形貌以及对CeO_2和Tl-2212薄膜生长的影响

研究了MgO基片在高温退火时表面形貌和表面结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和Tl-2212超导薄膜生长的影响。原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1100℃温度下退火,MgO的表面首先由未退火时的皱褶形貌,演化为光滑表面,随着退火时间的延长,表面形貌最终演化为具有光滑基底的独立生长峰结构。XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高MgO基片表面结晶的完整性。在1100℃温度下热处理8小时的MgO基片上可以生长出具有高度c轴取向的CeO2(001)缓冲层。然后在此缓冲层上制备了厚度为500nm的外延Tl-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)达到108.6K,液氮温度下临界电流密度(Jc)为2.8mA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约为360.9μΩ。     

退火工艺对制备二硼化镁超导薄膜的影响

采用了化学气相沉积法(CVD),在低真空环境下制备出Mg B_2超导薄膜,并探索了退火温度、退火时间、降温速率对Mg B_2薄膜性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜和低温电导率测试系统对样品的晶体结构、表面形貌和超导电性进行了系统分析。研究表明:退火温度在780℃,退火时间为120min,退火后的降温速率控制在16℃/min左右,制备出的Mg B_2薄膜超导转变温度T_(c(onset))为39.5K,超导转变宽度ΔT_c为2K,表现出最优的超导性能,同时薄膜的成品率显著提高。证明了通过优化后,退火工艺可以显著提高Mg B_2的超导性能。     

在Ag基带上用PLD法沉积YBCO超导薄膜的研究

Ag是目前唯一不需要隔离层的高温超导基带材料,而且研究表明,在YBCO中掺入适量的Ag,将有利于超导性能的改善和表面电阻的降低.本研究采用准分子激光法(PLD),在经不同表面处理的{110}<110>取向的双轴织构银基带上直接沉积了YBCO薄膜,得到了强双轴织构的超导膜,系统地研究了银基带中的孪晶、晶界等缺陷对YBCO超导微观组织的影响.