YBCO超导薄膜外延工艺及Sm3+掺杂研究

摘要

采用了一种无氟高分子辅助金属有机沉积法制备YBCO超导薄膜，并对YBCO的外延工艺进行系统化的研究，最终成功探究了低温外延工艺，取得了理想的结果。利用低温外延工艺，制备了微量Sm3+掺杂的YBCO薄膜，并对其掺杂效果进行了初步研究。
　　第1章对超导相关知识作了概述。包括超导材料的发展、超导理论的发展、高温超导材料的结构和涂层导体及其制备方法。
　　第2章对本论文涉及的实验方案和表征手段进行了阐述。介绍了本论文涉及的YBCO的制备方法及X射线衍射仪、扫描电镜、电磁特性测量系统等表征手段。
　　第3章对YBCO制备工艺进行了研究，首先调整了YBCO胶体的成分，保证了YBCO薄膜的表面质量;其次比较了不同温度下的外延结果，确定YBCO的外延区间，最后对低温外延区间的时长进行了研究，确定了最佳外延时间。YBCO在760℃及770℃附近存在两个外延区间，同时在低温外延区间760℃处，30min为其最佳外延时间。低温外延区间下的YBCO超导薄膜具有良好的织构度和致密度，超导转变温度可以达到90K，在77K自场下的临界电流密度可以达到3MA/cm2以上。
　　第4章对YBCO超导薄膜两个外延区间存在的原因进行了研究，认为两个适宜外延温区的出现可能主要源于固相外延过程中样品表面处的自发形核与界面诱导外延生长之间的相互竞争;同时对YBCO超导薄膜的主要外延机制进行了研究，认为YBCO超导薄膜低温外延区间的外延机制以成相外延为主。
　　第5章主要研究了微量Sm3+掺杂对超导薄膜结构和表面形貌以及超导性能的影响，同时对比研究了微量Sm3+缺陷掺杂与未掺杂样品的结果，认为需要进一步深入研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 超导材料概述

1．1．1 超导电性简介

1．1．2 超导材料的历史

1．1．3 超导材料的划分

1．2 高温超导材料

1．2．1 高温超导材料结构

1．2．2 高温超导材料体系

1．3 YBCO超导薄膜

1．3．1 YBCO涂层导体简介

1．3．2 YBCO薄膜的制备方法

1．4 YBCO低温外延薄膜生长理论

1．5 本论文思路及研究内容

本章小结

第2章 实验设置

2．1 实验方案

2．1．1 CSD法YBCO前驱体溶液的制备

2．1．2 单晶衬底的清洗与前驱溶液的旋涂

2．2 分析表征方法

本章小结

第3章 CSD法YBCO外延工艺研究

3．1 CSD法YBCO薄膜的热处理工艺

3．2 CSD法中胶体成分对YBCO薄膜的影响

3．3 CSD法中外延温度对YBCO薄膜结构与性能的影响

3．4 CSD法中低温外延区间YBCO薄膜结构随时间的变化

本章小结

第4章 YBCO外延机制研究

4．1 CSD法中YBCO薄膜双外延温区热动力学机制

4．2 CSD法中YBCO薄膜低温外延区间固态外延机制

本章小结

第5章 Sm3+掺杂研究

5．1 磁通钉扎现象和缺陷

5．2 Y位掺杂Sm元素研究

5．2．1 实验

5．2．2 结果与讨论

本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和研究成果