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溶胶—凝胶法制备钇钡铜氧薄膜的研究

马怀香  
【摘要】: YBCO高温超导薄膜在红外探测器、量子干涉器等众多领域有非常广阔的应用前景,目前制备这种薄膜的主要方法有磁控溅射,激光脉冲沉积等。本研究旨在采用溶胶—凝胶法制得具有钙钛矿结构的致密YBCO薄膜。以无机盐为出发原料研究了溶胶形成过程中的化学反应及成膜机理,探讨了Si基板上薄膜缓冲层的技术等。进一步用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了薄膜组织结构和结晶情况,分析了缓冲层和衬底对YBCO薄膜制备的影响、以及不同热处理条件对薄膜结晶结构及性能的影响。研究结果表明: (1)采用Y、Ba和Cu的无机盐为出发原料,采用乳酸、α—甲基丙烯酸及二乙烯三胺作络合剂,可以制得易于成膜且稳定性良好的无氟系YBCO溶胶。 (2)用Sol-Gel法在Si基板上制的钇稳定氧化锆(YSZ)和钛酸锶(STO)薄膜作为Si与YBCO间的缓冲层是可行的。 (3)根据本文热处理过程的工艺探索,认为热处理气氛、气流量及处理温度是影响薄膜质量及性能的重要因素,通过优化工艺过程,在钛酸锶(STO)单晶上制得的YBCO薄膜表面质量良好,室温电阻200Ω左右;而在预制了钛酸锶(STO)缓冲层的Si基板上制备的YBCO薄膜的室温电阻为300Ω左右。 (4)电子衍射表明YSZ作缓冲层制得的薄膜中具有YBa_2Cu_4O_8超导结构。XRD测试表明由溶胶制成的YBCO粉末具有YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导结构。


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