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CYC和YYC缓冲层上的YBCO溅射生长研究

作　者: 贺镜潭
导　师: 李言荣
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: YBCO高温超导带材直流溅射 CYC缓冲层 YYC缓冲层
分类号: TM26
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

第二代钇系高温超导带材具有交流损耗低、性价比高以及在磁场下载流能力强等优点,在工业上具有广阔的应用前景,因此成为各国关注的重点。由于直流溅射具有工艺简单、易于控制、工艺重复性好以及成膜质量高等特点,本论文基于直流溅射法在沉积有缓冲层的镍钨合金(Ni-5at.%W)基带上开展YBCO涂层导体的制备研究。主要内容和结果如下:1.本论文通过采用具有不同结构的CeO2/YSZ/CeO2(CYC)缓冲层的镍钨合金(Ni-5at.%W)基带分别制备YBCO涂层导体。通过对不同缓冲层上生长的YBCO薄膜微观结构、表面形貌和超导性能的研究发现,具有完全的(00l)取向结晶、面内外结晶一致性程度高并且表面形貌良好的缓冲层可以较有效的起到阻挡作用,并且为YBCO薄膜的生长提供良好的生长模板。2.在具有良好结构的CYC缓冲层上,采用直流溅射法制备YBCO涂层导体,在优化的工艺条件(加热温度680℃,总压32Pa,氧氩比为1:2)下,成功制备出c轴单一取向、面内外摇摆曲线半高宽分别为4.8°和3.4°、Jc为0.8 MA/ cm2的YBCO高温超导薄膜。3.为了进一步提高第二代高温超导带材的临界电流密度值,本论文对在制备了Y2O3/YSZ/CeO2 (YYC)缓冲层的镍钨合金(Ni-5at.%W)基带上沉积YBCO薄膜进行了初步研究。采用本实验室制备的YYC缓冲层,本论文研究了基片温度和溅射气氛对薄膜微观结构、表面形貌以及超导性能的影响,在加热温度为680℃、总压32Pa、氧氩比为1:2的工艺条件下制备出的YBCO薄膜为c轴单一取向,面内外摇摆曲线半高宽分别为6.0°和3.6°,Jc为1.0 MA/ cm2。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章概述  8-21
  1.1 超导材料简介  8-9
  1.2 HTS 材料在强电领域中的应用  9-10
  1.3 高温超导带材的发展  10-12
    1.3.1 第一代高温超导带材  10-11
    1.3.2 第二代高温超导带材  11-12
  1.4 YBCO 高温超导带材的结构  12-19
    1.4.1 金属基带  13-15
    1.4.2 缓冲层  15-17
    1.4.3 超导层  17-19
      1.4.3.1 晶格结构  17-18
      1.4.3.2 制备方法  18-19
  1.5 研究现状  19-20
  1.6 论文的选题依据和研究方案  20-21
第二章实验方法和原理  21-29
  2.1 直流溅射法  21-22
  2.2 实验装置  22-23
  2.3 薄膜分析表征  23-29
    2.3.1 台阶仪  23-24
    2.3.2 X 射线衍射(XRD)  24-25
    2.3.3 原子力显微镜(AFM)  25-26
    2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)  26-27
    2.3.5 超导性能测试  27-29
第三章 CYC 缓冲层上YBCO 薄膜的生长  29-40
  3.1 实验条件  29-30
  3.2 缓冲层微观结构对超导层的影响  30-32
  3.3 缓冲层表面形貌对超导层的影响  32-35
  3.4 结构良好的CYC 缓冲层特点  35-36
  3.5 CYC 上制备的YBCO 薄膜的特点  36-38
  3.6 本章小结  38-40
第四章 YYC 缓冲层上的YBCO 薄膜生长  40-56
  4.1 YYC 缓冲层的结构和表面  40-43
    4.1.1 YYC 缓冲层的结构  40-42
    4.1.2 YYC 缓冲层的表面  42-43
  4.2 沉积温度的影响  43-50
    4.2.1 实验条件  44
    4.2.2 沉积温度对微观结构的影响  44-48
    4.2.3 沉积温度对表面形貌的影响  48-49
    4.2.4 基片温度对性能的影响  49-50
  4.3 溅射气氛的影响  50-53
    4.3.1 氧分压对微观结构的影响  50-52
    4.3.2 氧分压对性能的影响  52-53
  4.4 YBCO 带材与薄膜的比较  53-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章结论  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-64
攻硕期间取得的研究成果  64-65

CYC和YYC缓冲层上的YBCO溅射生长研究

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