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《吉林大学》 2013年
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MOCVD法制备REBCO超导厚膜及多层膜夹层材料的结构和性能研究

李伟  
【摘要】:提高超导膜的电流承载能力是目前高温超导强电应用方面亟需解决的问题,而临界电流的大小主要由超导膜的厚度(d)和临界电流密度(Jc)决定,因此,要获得较大的电流承载的能力需要从超导膜厚度的增加和钉扎中心的引入两个方面寻求突破。本论文基于光辅助MOCVD技术,围绕这两个方面问题开展了高结晶质量REBCO超导厚膜及多层膜中间夹层材料的制备与性能研究。 本论文采用光辅助MOCVD技术制备出了具有类单晶形貌,良好晶体结构,高临界电流密度的YBCO薄膜,J_c最高达到3.75MA/cm~2,详细分析了衬底生长温度,源挥发比例对薄膜形貌、结晶质量及超导性能的影响。以优化后的工艺条件为基础制备了高质量的YBCO厚膜,并研究了由于薄膜厚度增加所引起的薄膜性质的一些变化。 作为多层膜结构研究的前期准备工作,首次选用GdBCO作为以后研究多层膜结构的夹层材料。并首次采用光辅助MOCVD技术制备出了纯的GdBCO外延膜,研究了衬底温度、氧分压、组分等工艺条件对外延膜晶体质量、生长速率、超导性能的影响。系统的分析了不同厚度薄膜制备过程中薄膜的生长速率、微结构变化和应力释放现象,以及它们对薄膜的晶体质量和超导性质的影响。 选用了Y_2O_3纳米薄层结构作为另一种中间夹层材料。首次利于光辅助MOCVD技术在图形化衬底上进行了应力诱导Y_2O_3纳米薄层结构的自组装生长,并研究了制备过程中的热力学和成核动力学过程。利用高温热处理衬底产生的原子级晶格台阶实现了对Y_2O_3纳米结构在空间分布上的控制。从热力学的角度出发,研究了生长温度和氧分压对Y_2O_3纳米薄层结构生长的影响,并利用两种动力学过程的竞争机制对生长机理进行了分析。从生长动力学角度,研究了生长时间和退火处理时间对于Y_2O_3纳米结构生长的影响。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM262

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【参考文献】
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