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用PLD法沉积YBCO超导薄膜的研究

作　者: 高菲
导　师: 刘丹敏
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料学
关键词: YBCO 银基带织构 PLD
分类号: TM26
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文采用准分子激光法(PLD)在不同取向的单晶和多晶织构的基底上沉积了YBCO薄膜,系统的研究了不同工艺参数,如基片温度、基片与靶材的距离、激光脉冲频率、激光能量、沉积气压、薄膜厚度、薄膜的后处理等对YBCO薄膜的影响,得出了沉积薄膜的最佳工艺。由于银与YBCO超导薄膜不发生反应,用准分子激光法在(100),(110),(111)织构的单晶银基带上沉积YBCO超导薄膜的研究,得出YBCO薄膜在三种单晶银基带上的外延规律主要是[100]YBCO或[010]YBCO//<100>Ag,或者是[100]YBCO或[010]YBCO//<110>Ag,沉积的薄膜(00L)面都平行于银带的表面。在(100)和(111)取向单晶上沉积的YBCO薄膜,虽然都具有一定的面外取向,但是其面内取向杂乱,呈丝织构。(110)取向的银单晶沉积的YBCO薄膜不仅具有强立方织构,而且面内取向集中,(110)取向的银单晶更适合YBCO薄膜的生长。采用PLD方法在{100}<100>,{110}<111>,{110}<211>和{110}<011>双轴织构的多晶银基带上也直接沉积了YBCO超导薄膜,得出不同织构的多晶Ag上薄膜的外延规律,分析了不同薄膜与基底的微应变。经研究,{110}<110>织构的双轴织构多晶银基带沉积薄膜后,薄膜的双轴取向较强,基底与薄膜的应变相对其他织构的多晶银带较小,比较适合外延YBCO超导薄膜。最后,在(100)取向的STO单晶和镀有{100}<110>织构的CeO2缓冲层的NiW合金基带上沉积了YBCO薄膜,研究了薄膜的外延规律以及在不同基底上薄膜的微观形貌、表面微应变等等。经研究,在这两种基底上沉积的薄膜,织构强度明显大于银带上沉积的薄膜,薄膜与基底的微应变也小于银带与薄膜之间的微应变。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 超导材料的发展历程  8-9
  1.2 高温超导带材的研究现状  9-12
    1.2.1 高温超导材料概况  9-11
    1.2.2 二代高温超导带材的制备  11-12
  1.3 PLD 方法的介绍  12-14
  1.4 织构的测定  14
  1.5 课题意义及研究内容  14-16
第2章实验内容和实验方法  16-20
  2.1 PLD 沉积薄膜的实验方法  16-18
    2.1.1 银带上最佳沉积工艺的实验方案  16
    2.1.2 不同基带上沉积薄膜的实验方案  16-17
    2.1.3 实验过程  17-18
  2.2 测试分析方法  18-20
第3章 PLD 镀膜工艺的研究  20-34
  3.1 基片温度的影响  21-22
  3.2 靶距的影响  22-24
  3.3 沉积气压的影响  24-26
  3.4 脉冲激光能量的影响  26-27
  3.5 激光重复频率的影响  27-29
  3.6 激光脉冲数量的影响  29-31
    3.6.1 不同厚度薄膜的表面微应力  29-30
    3.6.2 不同脉冲数目沉积薄膜  30-31
  3.7 原位后处理对 YBCO 薄膜微观组织的改  31-32
  3.8 本章小结  32-34
第4章在不同衬底上沉积YBCO 薄膜的研究  34-52
  4.1 基片温度的影响  34-40
    4.1.1 不同取向Ag 单晶上沉积YBCO 的研究  34-39
    4.1.2 在（100）取向的STO 单晶上沉积YBCO 的研究  39-40
  4.2 在不同织构的多晶衬底上沉积 YBCO 的研究  40-48
    4.2.1 在不同织构的多晶Ag 带上沉积YBCO 的研究  40-46
    4.2.2 在镀有缓冲层的NiW 合金带上沉积YBCO 的研究  46-48
  4.3 不同基底对薄膜表面粗糙度的影响  48-49
  4.4 不同基底对薄膜表面应力的影响  49-50
  4.5 本章小结  50-52
结论  52-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  58-60
致谢  60

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