磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜研究

论文摘要

YBCO外延地生长在倾斜的SrTiO3衬底上时,YBCO薄膜表面法向与YBCO的c轴成α角,若有激光光沿z轴方向入射YBCO表面时,z轴有激光感生热电电压产生。这种热电材料称为原子层热电材料。这种激光感生热电电压器件(LITV)具有响应快(纳秒到皮秒)、响应光谱宽(光谱范围从紫外到红外)、灵敏度高、非制冷探测、高稳定性、易集成、成本低廉的特点,有很广阔的应用前景。本文就YBCO的制备、薄膜的生长条件、不同条件对薄膜的影响,以及YBCO原子层热电堆进行了研究：1、采用固相法制备YBCO,对不同的烧结温度进行了研究。分别对890℃、900℃、910℃、920℃、930℃温度下制备的YBCO经XRD分析发现,920℃温度下制备的YBCO杂相少,质量最好。2、采用直流磁控溅射法制备了YBCO薄膜,研究了YBCO薄膜生长过程中不同条件对薄膜生长的影响,包括不同总气压、氧氩比、厚度和退火温度,通过XRD分析,当总气压为40Pa、氧氩比为1：2、厚度为1μm、退火温度为800℃时,是薄膜生长的最佳条件。3、以总气压为40Pa、氧氩比为1：2、厚度为1μm、退火温度为800℃为实验条件,在倾斜角为20。的SrTiO3上生长了厚度为1μm的YBCO薄膜,制作成为激光感生热电电压器件,并设计了测量系统进行了测量,结果表明LITV与激光能量成线性关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 YBCO的基本性质
• 1.2 激光感生热电电压发展史
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要研究内容
• 2 激光感生热电电压原理
• 2.1 各向异性Seebeck效应
• 2.2 原子层热电堆材料
• 2.3 原子层热电堆模型
• 2.4 包含时间因子的LITV
• 2.5 薄膜参量对感生热电电压的影响
• 3 YBCO靶材的制备和表征
• 3.1 YBCO的制备方法简介
• 3.1.1 固相法
• 3.1.2 液相法
• 3.1.3 气相法
• 3.2 固相法制备YBCO
• 3.2.1 研磨与烧结
• 3.2.2 压片与成型
• 3.3 固相法制备YBCO及工艺研究
• 3.4 YBCO表征方法
• 3.5 实验结果分析
• 4 YBCO薄膜的制备和表征研究
• 4.1 引言
• 4.2 YBCO薄膜的制备方法介绍
• 4.2.1 脉冲激光沉积法（PLD）
• 4.2.2 金属有机物化学气相沉积（MOCVD）
• 4.2.3 金属有机溶液沉积（MOD）
• 4.2.4 溅射法
• 4.3 试验方法
• 4.3.1 直流溅射镀膜法
• 4.4 直流磁控溅射制备YBCO
• 4.4.1 实验装置
• 4.4.2 试验流程
• 4.5 溅射氛围研究
• 4.6 氧分压对YBCO薄膜的影响
• 4.7 厚度对薄膜影响研究
• 4.8 退火温度对薄膜质量的影响
• 4.8.1 退火温度对005峰的影响
• 4.8.2 退火温度对薄膜表面形态的影响
• 5 YBCO原子层热电堆的制作
• 5.1 引言
• 5.2 探头的制作
• 5.2.1 薄膜的制作
• 5.2.2 电极的制作
• 5.2.3 封装
• 5.3 测试实验
• 5.3.1 测量系统设计
• 5.3.2 实验方法
• 5.4 测量结果分析
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历