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.     

超导转变温区YBa2Cu3O7薄膜样品的表面电阻测量

我们对高温超导YBa2Cu3O7(YBCO)薄膜样品在超导转变温区微波表面电阻RS随温度变化的初步测量结果.利用介质谐振器方法,分别测量了由镀银高纯铜标准试样和脉冲激光淀积方法制备的高温YBCO超导薄膜为下底板的谐振器品质因素随温度变化的数据.通过对镀银高纯铜标准试样和RS为零的谐振器数据分析,得到谐振器参数随温度变化的曲线.由有高温YBCO超导薄膜组成的谐振器Q值随温度变化数据得到YBCO薄膜样品超导转变温区微波表面电阻的变化.讨论了YBCO超导薄膜的微波表面电阻测量结果.     

在(100)SrTiO3上用PLD制备YBa2Cu3O7-δ/Eu2CuO4/LaNiO3三层结构

钙钛矿结构的金属氧化物LaNiO3与高温超导体YBa2Cu3O7-δ有着相近的晶格常数，并且有良好的导电性．我们在(100)SrTiO3基片上，用脉冲激光沉积法(PLD)成功的制备了单取向的LaNiO3，其表面起伏的均方根为1nm，电阻温度特性呈金属性．在此基础上，我们又原位制备了YBa2Cu3O7-δ／Eu2CuO4／LaNiO3三层结构．实验分析表明，高温超导薄膜YBa2Cu3O7-δ单一取向，临界温度在85K以上，超导转变宽度小于1．5K．这一结构对于研究高温超导体的准粒子注入和采用SIS或SINIS结构构成高温超导约瑟夫森结等方面有着重要意义．     

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.     

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     

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.     

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.     

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     

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.     

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.     

STUDY OF DOPING EFFECT ON THE Bi2Sr2Ca2Cu3Oy SUPERCONDUCTOR

We have systematically investigated the doping effect on the Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y superconductive material. After entering into the crystal lattice, Pb and/or Sb atoms cause not only variations of the temperature condition during the sample preparation process, but also variations of structures and superconductivity. By analyzing the experimental results, we have come to the conclusion that the Pb and/or Sb atoms enter into the Bi-O planes, preferably occupy the sites of Bi ions, regulate the crystal structures and the distribution of oxygen ions in Bi-O planes and nearby lattice sites, thus benefiting the formation of the high-T_c phase and improving the superconductivity.     

Interface microstructure in epitaxial YBa2Cu3Ox/PrBa2Cu3Ox/YBa2Cu3Ox ramp-type Josephson junctions

The interfaces in ramp-type YBa₂Cu₃O_x/PrBa₂Cu₃O_x/YBa₂Cu₃O_x Josephson junctions with different ramp slopes were characterized electrically and structurally. From the cross-sectional TEM images, it has been found that the epitaxy remains through all layers even on the ramp surface, providing the ramp angle is less than 45°. No big defects such as grain boundaries and secondary phases occurred at the interface. The major defects which appeared at the interface are antiphase boundaries which were formed by lattice shifts with c/3 unit between PrBa₂Cu₃O_x and YBa₂Cu₃O_x. The interface between YBa₂Cu₃O_x base-layer and PrBa₂Cu₃O_x barrier is more defective in comparison with that between PrBa₂Cu₃O_x barrier and top-layer. Alteration of the ramp slope from 10° to 45° leads to a significant increase in the density of defects near the base-YBa₂Cu₃O_x/PrBa₂Cu₃O_x interface. The average roughness of the ramp surface created by ion milling is about 10 nm, which seems insensitive to the ramp slope. The damaged ramp surface could be repaired during the subsequent deposition process, leading to a negligible interface resistance.     

GdBa2Cu3O7-x超导体失氧与超导电性的关系--GdBa2Cu3O7-x淬火样品的EXAFS研究

本文采用EXAFS方法研究了GdBa2Cu3O7-x高Tc超导陶瓷在不同温度下淬火后各金属原子周围氧配位数及键长的变化,得出该123相超导体随淬火温度升高失氧的具体位置为O1及O4,Cu-O平面未被破坏.指出Cu-O链及O4在123相超导体中应具有重要作用.     

SmBa2Cu3O7-x超导块材纳米粉合成工艺研究

本文采用不同相成分纳米前驱粉,制备了一系列SmBa2Cu3O7-x块材,并对其制备工艺进行了研究.纳米前驱粉制备采用本中心自行研发的一种简便高效的"凝胶快速分解法".研究结果表明,采用"凝胶快速分解法",经650℃～950℃的适当热处理可以得到不同相成分的纳米前驱粉;在一定的温度和时间范围内,前驱粉的粒度基本不受热处理温度的影响.磁测量的结果表明,化学成分相同时,前驱粉的相组成对最终的SmBa2Cu3O7-x块材的临界超导转变温度(Tc)并无明显影响.     

SmBa2Cu3O7-x超导块材纳米粉合成工艺研究

本文采用不同相成分纳米前驱粉，制备了一系列SmBa2Cu3O7-x块材，并对其制备工艺进行了研究．纳米前驱粉制备采用本中心自行研发的一种简便高效的“凝胶快速分解法”．研究结果表明，采用“凝胶快速分怨法”，经650℃-950℃的适当热处理可以得到不同相成分的纳米前驱粉；在一定的温度和时间范围内，前驱粉的粒度基本不受热处理温度的影响．磁测量的结果表明，化学成分相同时，前驱粉的相组成对最终的SmBa2Cu3O7-x块材的临界超导转变温度（Tc）并无明显影响．     

Compounds in mixed phase CeBa2Cu3Oy and TbBa2Cu3Oy systems

An analysis of the composition of Ce and Tb barium copper oxide samples with the nominal composition CeBa₂Cu₃O_y and TbBa₂Cu₃O_y, prepared with the same solid state reaction method used for the other superconducting rare earth (R) barium copper oxide RBa₂Cu₃O_7- compounds, is described. The analysis indicates that these samples are multiphase and consist mostly of 1) the perovskite phases BaCeO₃ or BaTbO₃, 2) CuO, and 3) BaCuO₂. No trace of the oxygen deficient orthorhombic perovskite type structure of YBa₂Cu₃O_7- could be found in the X-ray diffraction patterns. Consequently, the compounds do not display superconductivity. The magnetization measurements indicate that BaCeO₃ is weakly paramagnetic which is consistent with tetravalent Ce. The BaTbO₃ compound exhibits an antiferromagnetic transition at a Néel temperature T_N-35 K, and its magnetic susceptibility above T_N can be described by a Curie-Weiss law with an effective moment that corresponds to tetravalent Tb.     

Shape of the Cu(2) NQR spectra in YBa2Cu3O7, TmBa2Cu3O7 and TmBa2Cu4O8

We present a study of shape of the Cu(2) NQR spectra in YBa₂Cu₃O₇, TmBa₂Cum₃O₇, and TmBa₂Cu₄O₈ compounds at temperatures of 4.2–300 K. The results of the quantitative analysis lead us to conclude that the shape of the Cu(2) NQR spectra in all the samples studied can be described in the framework of the “motional narrowing” model, which implies that the Cu(2) nucleus possesses two different NQR frequencies between which it can rapidly jump. The difference in frequencies seems to be related to the charge-stripe correlations in CuO₂ planes resulting in a dynamical modulation of the electric field gradients at the Cu(2) nuclei. Pis’ma Zh. éksp. Teor. Fiz. 66, No. 9, 594–598 (10 November 1997)     

DETERMINATION OF THE OXYGEN CONTENT IN YBa2Cu3O7-y FILMS

A method for determination of the oxygen content (y) in YBa₂Cu₃O_7-y films has been established, in which the lattice conetant difference (b-a) of the films was measured and used to fit the function of (b-a) vs y for the experimental data of bulk YBaaCuaO?-y given in the literature. It is suggested that the function of (b-a) vs y can indeed be used in the case of film. In this process the twin structure of the YBa₂Cu₃O_7-y films was used.     

Al掺杂志LaBa2Cu3Oy体系的物理性质的影响

利用红外光谱,电子顺磁共振以及电阻率等实验手段,对LaBa2Cu3-xAlxOy(0≤x≤0.7)系列样品进行了研究.结果表明：Al掺杂导致了体系电荷的重新分布.随着Al掺杂量的增加,超导电性被很快地抑制,电阻率逐渐增大.随着Al掺杂量的增加,Cu(1)O(1)(530cm-1)的伸缩振动模的强度逐渐增大,并向低频方向移动,而Cu(1)O(4)(590cm-1)的震动模逐渐向高频方向移动.电子顺磁共振实验(EPR)揭示了不同含量的Al掺杂对Cu2＋的自旋关联行为的影响.本文对不同掺杂区的声子振动、自旋关联变化和输运性质进行了分析讨论.