掺锆酸钡的高温超导氧化物YBCO薄膜的制备及超导性能研究

论文摘要

高温超导氧化物YBCO外延薄膜在掺入少量锆酸钡（BaZrO3,BZO）后,YBCO外延薄膜的超导性能会得到较大幅度的提高。本文研究了不同制备条件对掺BZO的YBCO薄膜的外延特性及超导性能的影响。本文采用固相反应法制备了YBCO及BZO原材料,利用固相烧结工艺制备含BZO质量比为2%的YBCO-BZO复合靶材,并对制备出的粉体及靶材进行了测试分析,获得高质量的超导靶材。本文采用脉冲激光沉积技术（PLD）在LaAlO3（100）基片上外延生长掺锆酸钡的YBCO薄膜。在不同的薄膜衬底温度、氧分压、以及激光脉冲频率等工艺参数下制备了掺锆酸钡的YBCO薄膜,用X射线衍射和高分辨透射电子显微技术对所制备的YBCO薄膜的外延特性进行了分析。最后比较了不同制备条件下YBCO薄膜的超导性能,得到了最佳制备工艺参数。最佳工艺参数为:基片温度为800℃,沉积氧分压是25Pa,脉冲激光重复频率为3Hz,脉冲激光数量为3200～8000次,靶距为4cm,沉积结束后在500℃,103pa氧分压条件下保温一小时。采用最佳工艺参数沉积的掺BZO的YBCO薄膜,C轴取向强,结构致密,电性能好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 超导材料的发展历程
• 1.2 高温超导薄膜的应用及展望
• 1.3 YBCO薄膜的磁通钉扎研究
• 1.4 PLD方法的介绍
• 1.5 本课题研究的目的和内容
• 第2章 实验方法与分析原理
• 2.1 掺BZO的YBCO的高温超导靶材的制备与分析
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验
• 2.1.3 YBCO超细粉的制备
• 2.1.4 BZO的制备
• 2.1.5 掺BZO的YBCO超导靶材的制备
• 2.1.6 表征方法
• 2.2 掺BZO的YBCO的高温超导薄膜的制备过程
• 2.2.1 衬底材料的选择
• 2.2.2 引入钉扎中心
• 2.2.3 实验
• 2.3 掺BZO的YBCO的高温超导薄膜的分析表征方法
• 2.3.1 薄膜的厚度测试
• 2.3.2 薄膜的结构分析
• 2.3.3 薄膜的形貌分析
• 2.3.4 薄膜的性能分析
• 第3章 掺BZO的YBCO高温超导靶材的制备及表征
• 3.1 BXO粉末的XRD分析
• 3.2 YBCO粉末的XRD分析
• 3.3 掺BZO的YBCO超导靶材的性能分析
• 3.4 小结
• 第4章 PLD镀掺BZO的YBCO薄膜
• 4.1 基片温度的影响
• 4.2 沉积氧分压的影响
• 4.3 脉冲激光重复频率的影响
• 4.4 脉冲激光数量的影响
• 4.5 脉冲激光能量的影响
• 4.6 靶距的影响
• 4.7 后处理对薄膜性能的影响
• 4.8 小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文