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无氟MOD法制备YBCO高温超导薄膜

作 者: 徐香雪
导 师: 方建慧
学 校: 上海大学
专 业: 物理化学
关键词: 无氟MOD法 YBCO超导薄膜 部分熔解工艺 外延生长 二甲苯
分类号:
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


本文在LaAlO3单晶基底上采用无氟金属有机物沉积(Metal-OrganicDeposition, MOD)化学法制备了第二代YBCO高温超导薄膜。YBCO薄膜最终的材料结构、超导性能与处理工艺的各项参数直接相关,本文研究了浸涂参数、外延生长温度、外延生长时间、水分压、添加剂等对薄膜结构与性能的影响。采用TG-DTA考察前驱液溶剂失重温区和羧酸盐溶质的分解温区;XRD图谱扫描证实薄膜具有高度一致的c轴取向;SEM扫描电镜观察薄膜微观形貌致密无孔洞,无严重偏析;SEM扫描电镜断层得到薄膜厚度;测得薄膜临界电流密度可以达到1.33MA/cm2。通过对热处理工艺中参数的控制,有效消除了无氟MOD法中BaCO3颗粒的大量生成,降低甚至消除因BaCO3导致的晶界弱连接问题,改善了薄膜质量,使得超导性能有所提高。本文采用在无氟前驱液中添加二甲苯的方法来改善薄膜的生长情况,通过比较不同的二甲苯添加量,得出最佳的二甲苯添加量,在不破坏前驱液整体效果的前提下,使得前驱液与基底的接触更加好。本文采用高温部分熔解步骤来改进传统的热处理升温曲线,制得的YBCO薄膜无论是表面质量还是晶粒生长取向都有所改善。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 超导带材概述及发展历程  11
  1.2 超导带材分类  11-14
  1.3 第二代高温超导带材  14-15
  1.4 YBCO 薄膜生长方法概述  15-16
  1.5 研究内容及意义  16-17
第二章 YBCO 薄膜的制备与表征  17-22
  2.1 YBCO 薄膜 MOD 法生长基本原理  17
  2.2 YBCO 薄膜制备流程  17-18
  2.3 YBCO 薄膜表征手段  18-22
    2.3.1 X 射线衍射(XRD)  18-19
    2.3.2 热重及差热分析(TG-DTA)  19
    2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)  19
    2.3.4 拉曼光谱(RAMAN SPECTRA)  19-20
    2.3.5 临界电流密度测试(Jc)  20-22
第三章 LaAlO3单晶基底上生长 YBCO 超导薄膜及其工艺优化  22-36
  3.1 YBCO 薄膜制备工艺  22-26
    3.1.1 薄膜基底的选择及其清洗  22
    3.1.2 前驱液的制备  22-23
    3.1.3 前驱液的涂覆  23
    3.1.4 YBCO 薄膜的热处理工艺  23-26
  3.2 外延生长温度对薄膜成相的影响  26-31
    3.2.1 实验过程  26-27
    3.2.2 结果与讨论  27-31
  3.3 水汽的引入对 YBCO 成膜的影响  31-36
    3.3.1 实验过程  31-32
    3.3.2 结果与讨论  32-36
第四章 二甲苯添加剂对 YBCO 成膜的影响  36-45
  4.1 添加剂的性能与选择  36
  4.2 二甲苯对 YBCO 薄膜成相的影响  36-38
  4.3 二甲苯对 YBCO 薄膜微观形貌的影响  38-40
  4.4 二甲苯对 YBCO 薄膜超导性能的影响  40
  4.5 不同二甲苯添加量对 YBCO 薄膜性能的影响  40-45
第五章 缓冲层基底上生长 YBCO 制备工艺探索  45-50
  5.1 YBCO 高温超导带材缓冲层  45-47
  5.2 缓冲层基底制备工艺结果与讨论  47-50
第六章 结论与展望  50-52
  6.1 结论  50-51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-59
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  59-60
作者在攻读硕士学位期间所作的项目  60-61
致谢  61

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