1 中国科学院物理研究所, 北京 100190
2 松山湖材料实验室, 东莞 523808
超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色, 而且是超导机理研究的良好载体, 是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展, 并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术: 超导带材和大面积薄膜制备。最后, 本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术, 构建与高温超导相关的高维相图和定量规律, 有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。
超导薄膜 脉冲激光沉积 超导机理 超导应用 高温超导 高通量组合薄膜 superconducting film pulsed laser deposition mechanism of superconductivity application of superconductor high-Tc superconductor high-throughput combinatorial film
1 南宁师范大学, 广西高校新型电功能材料重点实验室, 南宁 530100
2 桂林电子科技大学信息与通信学院, 桂林 541004
本文报道了采用射频磁控溅射法和快速升温烧结法在R面取向的蓝宝石单晶基片上生长CeO2缓冲层和Tl-1223超导薄膜, 研究了缓冲层生长情况和先驱膜后退火条件对超导薄膜结晶情况和超导特性的影响。AFM和XRD表征结果显示, 蓝宝石基片经过退火后其表面形成具有光滑平台的台阶结构, 同时基片的晶体质量得到了改善; 本文所制备的CeO2缓冲层和Tl-1223超导薄膜具有较好的c轴生长取向, 而且两者呈现良好的ab面内织构。SEM表征结果显示, 生长良好的Tl-1223超导薄膜呈层状结构, 表面光滑平整、结构致密。在液氮环境下, 测得所制备Tl-1223超导薄膜的临界转变温度Tc约为111 K, 临界电流密度Jc(77 K, 0 T)约为1.3 MA/cm2。
Tl-1223超导薄膜 快速升温烧结法 蓝宝石基片 CeO2缓冲层 磁控溅射 临界转变温度 Tl-1223 superconducting film rapid heating-up sintering method sapphire substrate CeO2 buffer layer magnetron sputtering critical transition temperature
1 西南交通大学超导与新能源研究开发中心, 成都 610031
2 西南交通大学物理科学与技术学院, 成都 610031
作为一种铁基超导薄膜, Fe(Se,Te)薄膜具有晶体结构简单、所包含的元素较少、易于合成的特点, 不仅有利于超导机理研究而且有着潜在的技术应用价值。本文通过磁控溅射在温度为320 ℃的CaF2单晶衬底上制备了Fe(Se,Te)薄膜, 并在氩气氛围下进行了退火处理。研究了退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的晶体结构、微观形貌、成分组成以及电输运特性的影响。结果表明: Fe(Se,Te)薄膜的结晶性较好, 退火有助于消除薄膜样品中的FeSe相, 薄膜的晶格常数c对退火不敏感, 退火后薄膜晶粒尺寸变大; Fe(Se,Te)薄膜成分与靶材的名义组分存在一定的偏差, 退火时间越长, Fe(Se,Te)薄膜表面的颗粒越密集; Fe(Se,Te)薄膜的电阻随温度升高而减小, 呈现出半导体特性, 退火3 h后电阻明显增大。
Fe(Se,Te)薄膜 磁控溅射 氩气退火 电输运特性 铁基超导薄膜 Fe(Se,Te) thin film magnetron sputtering argon annealing electrical transport characteristic iron-based superconducting thin film
1 蚌埠投资集团有限公司，蚌埠 233000
2 合肥工业大学化学与化工学院，合肥 230009
3 工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610
将乙酸盐溶解在丙酸中获得无氟的前驱溶液，利用化学溶液沉积(CSD)法在LaAlO3(LAO)(100)单晶衬底上外延生长出GdBa2Cu3O7-x(GdBCO)超导薄膜。研究了不同退火温度下获得的薄膜的物相、取向、形貌以及超导电性。结果表明：在817 ℃下合成的GdBCO薄膜具有很好的双轴取向，其超导转变温度(Tc)为92.5 K；在77 K和自磁场下，临界电流密度(Jc)达到1.33 MA/cm2。
超导薄膜 乙酸盐 化学溶液沉积(CSD) GdBa2Cu3O7-x GdBCO superconducting film acetate chemical solution deposition(CSD)
1 南昌工程学院信息工程学院，江西南昌 330099
2 西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安 710071
设计分析了一种工作在3~6 GHz 内嵌平行板谐振器(PPR)的矩形腔测量系统，给出其几何结构设计方案，在预设观察模式和频点下确定腔体尺寸；采用电磁模拟分析方法，在腔体谐振背景下识别平行板谐振器模式。在此基础上通过品质因数求解获得表面电阻R s，从而获取高温超导材料的表面电磁特性。将高温超导材料应用于射频乃至更高频段的微波器件中。
高温超导薄膜 表面电阻 平行板谐振器 high-Tc superconductive film surface resistance(R s) Parallel Plate Resonator 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(1): 81
1 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
2 电子科技大学 空天科学技术研究院, 成都 610054
3 电子科技大学 电子工程学院,成都 610054
通过在校准头的耦合波导中填充介电常数为10,损耗角正切为0.6的损耗电介质材料,利用该介质对电磁波的损耗来近似测试头中的输入输出耦合环对电磁场能量的影响,以满足镜像法中测试头和校准头中电磁场分布一致这一要求。这一损耗介质材料的引入,改进了测试头和校准头的设计,使得测试头在取得较大耦合量的同时能保持与校准头的对称性,减小了以往测试装置低耦合量所引起的测试误差。
高温超导薄膜 微波表面电阻 损耗电介质 镜像法 HTS microwave surface resistance lossy dielectric image method 强激光与粒子束
2009, 21(11): 1715
1 电子科技大学,电子工程学院微波中心,四川,成都,610054
2 电子科技大学,光电信息学院,四川,成都,610054
利用自行研制的电流与红外实时监测系统,研究了YBCO高温超导薄膜激光辅助化学刻蚀进程中溶液腐蚀电流与红外辐射的变化规律,为YBCO激光化学刻蚀技术中激光功率选择,腐蚀液配比,温度控制以及刻蚀时间的掌握提供了重要的实验依据.主要研究结论包括:YBCO薄膜激光化学刻蚀中溶液腐蚀电流初始值较大,增长速率相对稳定,观察到"陡降峰"的出现,并与无激光辐照下的溶液腐蚀电流变化曲线进行对比,分析了可能的原因;通过对腐蚀溶液的侧面红外实时监测,观察化学热的生成及其对流情况,发现激光辐照使YBCO薄膜刻蚀速率加快,而且除激光化学作用外,腐蚀液自身温度升高也是导致刻蚀速率加快的重要因素.
激光辅助化学刻蚀 高温超导薄膜 钇钡铜氧 红外特性
1 西北大学物理系,西安,710069
2 中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080
在高Tc GdBaCuO超导薄膜上,采用光刻技术分别制成两种不同结构的辐射、热测量器件及2×4集成阵列式微桥器件红外(光)探测器.探测器芯片安装在STD-3型红外探测器杜瓦冷指上.用黑体及波长为0.6328μm的He-Ne激光器辐照器件,系统观测各种器件的特性,其中最好的结果:在10Hz时的噪音等效功率NEP(500,10,1)=3.6×10-12 WH1/2z;探测率D*(500,10,1)=1.6×1010 cmHz1/2W-1;响应率Rv=8.2×103VW-1.另外,多元串接微桥器件出现的多台阶式的特性,可望在红外探测计量及高频方面获得重要应用.
超导薄膜 红外探测 阵列 微桥
华中理工大学激光技术国家重点实验室, 武汉 430074
介绍了在金属基片上激光沉积缓冲层和YBa2Cu3O7-x(YBCO)高温超导薄膜的研究结果。 在带yttria-stabilized-zirconia(YSZ)缓冲层的NiCr合金基片上, 激光原位沉积出YBCO超导薄膜, 薄膜的零电阻转变温度为84 K, 77 K时临界电流密度约为2000 A/cm2; 缓冲层的取向可以通过选择适当的沉积参数来改善; 用扫描隧道电子显微镜对YBCO薄膜的微观结构分析表明: 完善的螺旋生长结构可能是优质YBCO超导薄膜的一个重要特征。
激光沉积 超导薄膜 金属基片 螺旋生长结构 缓冲层
1 华中理工大学光电子工程系,武汉 430074
2 航天部二院25所,北京 100584
阐述了利用离子束刻蚀技术制作线列长方状拱面石英微透镜阵列的工艺方法,对所制微光学元件的光学性能进行了测试和讨论,所制成的石英微透镜阵列器件在线列YBa2Cu3O7-δ高Tc超导薄膜红外探测器上得到了应用。实验结果表明,混合型的石英微透镜/红外探测器结构显著改善了线列YBCO高温超导薄膜红外探测器的光响应特性。
离子束刻蚀 微透镜阵列 YBCO超导薄膜 红外探测器
