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

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。

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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 BZO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