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《西安理工大学》 2008年
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YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的微细图形化及其临界电流密度的测试

彭海军  
【摘要】: YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)超导薄膜具有优异的电学性能,用其制作的电子器件在液氮温区具有超高灵敏度、低功耗、强抗干扰能力等优点。随着高温超导电子器件在SQUID、微波、超导天线等众多领域中的广泛应用,促进了超导薄膜微细图形制备技术的发展。本论文把溶胶-凝胶与化学修饰相结合的薄膜微细加工工艺应用到高温超导领域,对YBCO超导薄膜的微细图形进行研究,并结合超导薄膜图形的制备和I-V曲线测试装置的设计,实现YBCO超导薄膜临界电流密度(J_c)值的测量。这些研究对于高温超导器件的制备和性能测试具有重要意义。 本研究以醋酸铜、醋酸钇、醋酸钡和三氟乙酸为起始原料,丙烯酸(AA)为修饰剂,合成了具有感光性的YBCO/AA溶胶,通过在溶胶中添加苯酰丙酮(BzAcH)制得了具有不同感光特性的YBCO/AA/BzAcH溶胶,并采用提拉法在硅、石英和铝酸镧(LAO)基板上制备出两种溶胶的凝胶膜。分别对YBCO/AA凝胶膜和YBCO/AA/BzAcH凝胶膜进行紫外、红外光谱测试,结果表明两种凝胶膜在紫外区具有感光特性,吸收峰分别在245nm和325nm处。 利用凝胶膜的感光特性,通过紫外掩模光刻法对YBCO/AA系凝胶膜进行微细图形化加工,发现采用YBCO/AA溶胶制备图形所需曝光时间为40min,微细化最小线宽为10μm,而采用YBC0/AA/BzAcH溶胶制备图形所需曝光时间为20min,微细化最小线宽可达2μm。通过表面轮廓仪、XRD、SEM和超导临界转变温度(T_c)测试系统对热处理后的薄膜图形进行性能分析,结果表明:采用YBCO/AA溶胶和YBCO/AA/BzAcH溶胶制备出的YBCO薄膜图形均清晰、均匀、规整,与掩模负相一致;c轴取向均良好,T_c值分别为92 K和91.6 K,转变宽度(△T)值分别为0.7 K和0.9 K。 基于四引线法原理和超导T_c测试系统,通过配置仪器,调整线路、加载软件,设计出超导I-V曲线的测试装置。并结合薄膜的图形化加工,制备出“工”字型薄膜样品,测试样品的I-V曲线,计算出其J_c值。该方法中,J_c测试与T_c测试可在同一过程中完成,且二者间测试线路转换简单。测试得出:YBCO/AA溶胶和YBCO/AA/BzAcH溶胶所制备的超导薄膜的J_c值分别为0.43×10~5A/cm~2和0.6×10~5A/cm~2。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM26

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