超导薄膜

摘要： 超导涡旋运动引起的棘齿效应可以广泛应用于磁通泵、整流器和超导开关等装置.金兹堡-朗道理论是研究超导磁通涡旋问题强有力的工具和手段.本文采用有限差分法数值求解时间相关的金兹堡-朗道方程,利用快速傅里叶变换方法求解耦合的热传导方程,数值模拟了临界温度梯度超导薄膜磁通涡旋动力学行为,提出了一种新的调节超导整流效应的方式,并研究了临界温度梯度大小和缺陷位置对超导整流电压反转现象的影响规律.由于超导边界势垒和缺陷吸引势对磁通涡旋的共同作用,当缺陷位置偏向临界温度较高的一侧或者临界温度梯度较小时有利于观察到整流电压随交流幅值增大发生的反转现象.

摘要： 超导薄膜是一种采用化学涂层制备而成的多层薄膜结构,作为性能优越的导电功能结构材料,其载流能力与结构完整性直接相关.在超导薄膜制备过程中,超导层与金属基底之间的界面裂纹很难避免.因此,在载流运行过程中,由于外磁场的存在,这类界面裂纹的强度问题成为关键.为此,该文针对超导薄膜结构,以磁通量子穿透薄膜理论和线弹性断裂理论为基础,建立了研究超导层与基底界面裂纹强度问题的解析模型.深入分析了外加磁场作用下界面裂纹强度问题,得到了超导磁通流动对裂纹尖端应力场和能量释放率的影响.结果表明:磁通流动速度越大,界面裂纹尖端处应力越大且能量释放率越大,这将导致界面更容易发生裂纹破坏.该文所得结果有助于分析相关的界面裂纹问题.

摘要： 常规导体的电磁本构关系一般满足线性欧姆定律,然而超导体的电磁本构关系呈现很强的非线性特征,所以与常规导体相比,超导有截然不同的电磁特性.本文基于超导材料E-J幂次律本构关系,采用快速傅里叶变换方法(FFT),定量研究了不同环境温度、磁场加载速率以及临界电流密度条件下的超导薄膜磁-热不稳定性与非线性本构的关联性,揭示了强非线性电磁本构是导致超导薄膜磁-热不稳定性(呈现树状、指状磁通崩塌形貌)的重要因素,同时阐明了常规导体观测不到类似的磁-热不稳定现象的原因.另外发现由于超导薄膜抗磁性的增强导致超导薄膜边界磁场迅速增大,较大的磁压极易诱发磁通崩塌,所以超导薄膜内磁通崩塌阈值随幂指数的增加而降低.最后给出了n_(0)-j_(c0)和n_(0)-μ_(0)H_(a)平面内不同非线性程度下超导薄膜内磁热不稳定状态的分界线.

摘要： 超导转变边沿传感器(TES)是光强单位坎[德拉]量子化所需的单光子探测器,金属超导薄膜物理特性的研究是TES研究的基础.采用不同电源功率磁控溅射制备高纯Al、Ti超导纳米薄膜,分析其薄膜生长速率随气压和功率的变化.利用表面应力仪及电学测量仪,分析薄膜表面应力及电学特征.最后将薄膜放入商用稀释制冷机中,进行超低温测试,获得其超导特性.研究发现超导转变温度Tc以及转变沿宽度△T是影响TES能量分辨率以及时间常数的重要参数.实验结果将为TES器件的制备奠定基础.

摘要： 自金属汞中发现超导材料的第一个基本属性——(直流)零电阻至今恰好110年,迄今在数据库Super Con中可以找到12000多个超导体.超导研究中的新技术和新材料不断为这个领域注入活力,使其历久弥新. 1908年,在液氢预冷和节流膨胀过程下, Kamerlingh Onnes成功将氦液化, 3年后在测量汞的低温电阻时发现超导.钇钡铜氧高温超导体发现当年, Dijkkamp和Venkatesan等人用准分子脉冲激光镀膜技术成功制备了该体系的超导薄膜.

摘要： 超导是自然界最奇妙的物理现象之一,是凝聚态物理学研究领域的重要前沿,在清洁能源、人口健康、电子信息和资源勘探等领域具有重大应用。超导电子学是利用超导的约瑟夫逊效应等宏观量子效应为基础发展出来的学科。众多超导电子器件和电路提供了传统半导体器件与电路无法比拟的性能,使得超导电子学成为现代微电子学的重要组成部分,并且在量子信息等下一代信息技术等领域中发挥越来越重要的作用。超导薄膜材料与器件是超导电子学研究的核心内容。高质量的薄膜材料是高性能、规模化超导器件和电路的材料基础。

摘要： 为了制备满足超高分辨率射线探测要求的超导转变边界探测器,对制备的Mo薄膜和Mo/Cu薄膜表征了其超导电学特性.结果 表明,制备的Mo薄膜具有较好的超导性能,Mo/Cu薄膜的△T达到了2.1 mK@352 mK,α值达到了335.在1 mA的电流下,该α值可以满足超高分辨射线探测的要求.

摘要： 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°C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。

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了二维应变作用下LiFeAs超导薄膜的磁性结构、电子能带和态密度变化,分析了应变对其超导电性的作用.结果显示,对体系施加1％—6％ 的二维平面张、压应变均不改变其基态条形反铁磁性结构,费米面附近的电子态密度主要来自于Fe-3d轨道电子以及少量的As-4p电子.研究发现,与无应变情形相比,当施加压应变时,体系中Fe离子的反平行的电子自旋局域磁矩减小,薄膜反铁磁性受到抑制,费米面上电子态密度增加,超导电性来自于以反铁磁超交换耦合作用为媒介的空穴型费米面和电子型费米面间嵌套的Cooper电子对.而在张应变作用时,局域反铁磁性增强,费米面上电子态密度减小,金属性减弱,特别是张应变时费米面上空穴型能带消失,Cooper电子对出现概率显著降低,将抑制超导相变.

摘要： 单晶薄膜形态的高温超导材料对于相关基础科学研究和应用开发都极为重要.多带的铁基高温超导体往往呈现丰富的物理现象,并具有较高的超导临界参数.特别是近年发现的插层(Li,Fe)OHFeSe超导体,无论对高温超导机理还是应用研究而言,都日益受到重视,已成为铁基家族中重要的典型材料.但是,该化合物含有OH键,加热易分解.因此,现有的常规高温成膜技术均不适用于生长该薄膜材料.为解决这一生长难题,我们最近发明了基体辅助水热外延生长法,实现了超导薄膜制备技术上的突破.本文简要介绍用此软化学成膜技术首次成功制备出(Li,Fe)OHFeSe单晶薄膜.该薄膜材料具有优良的结晶质量和较高的超导临界参数,特别是其高的临界电流密度和上临界场对应用开发有实际价值.因此,(Li,Fe)OHFeSe超导单晶薄膜的成功合成,为机理研究和应用开发分别提供了重要的实验载体和备选材料.另外,该薄膜技术也有望应用于其他功能材料的探索与合成,尤其是对常规手段难以获取的材料更具重大价值.

摘要： Nb3Sn金属合金是一种性能优良的超导材料.磁控溅射多层沉积是用两个溅射源分层沉积铌和锡,再经过高温退火后获得超导薄膜的方法.用这种方法所获得的超导薄膜的原子组分的调整比较方便,对于Nb3Sn的研究较为有利.实验测量了样品的超导参数和晶格参数,其超导临界温度(Tc)可达17 K,剩余电阻率(RRR)为5左右.需要进一步研究相关工艺,以便提高RRR,从而使这种方法在超导加速腔的制造中得到应用.

摘要： 本文报道了在蓝宝石上所生长的不同厚度的CeO2缓冲层对T1-2212薄膜超导特性的影响，并在此基础上研究了双面T1-2212薄膜的均匀性。CeO2缓冲层的厚度对T1-2212薄膜超导特性有较大影响。要提高T1-2212薄膜的超导参数，必须考虑界面扩散及缓冲层的表面粗糙度对Jc的影响，从而选择适当的CeO2缓冲层的厚度。实验表明，采用40nm的CeO2缓冲层，可以得到电学性能优良的T1-2212超导薄膜，并在此缓冲层上可以制备出结构、形貌和超导电性等均匀的双面Tl-2212薄膜。

摘要： 研究了在氧气(O2)和氩气(Ar)环境中Tl-1223超导薄膜在LaAlO3(001)基片上生长情况.实验发现,在氧气下930°C和氩气下830°C进行热处理,都可以得到Tl-1223高温超导薄膜.但是在两种气氛中得到Tl-1223高温超导薄膜形态却存在着一些区别.Tl-1223超导薄膜在O2和Ar环境下的转变温度Tc,分别为111K和107K.

摘要： 采用射频磁控溅射沉积在(001)MgO和蓝宝石(1102)基片上制备CeO2薄膜.研究了基片温度、溅射气压和溅射功率等条件对的CeO2薄膜质量的影响.在基片温度为700°C,溅射功率为50～120 W,溅射气压为6Pa下可以得到高质量[001]取向的CeO2薄膜.在具有CeO2缓冲层的MgO和蓝宝石基片上制备的Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜为(001)取向,a-b面内结构良好,并具有优越的电学性能,其临界转变温度(Tc)分别为105.3K和104.2K,临界电流密度Jc(77K,0T)分别为2.37×106 A/cm2和1.76×106 A/cm2,在蓝宝石上超导薄膜的微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约为725μΩ.

摘要： 独立设计制作了一套气氛可控旋转加热处理炉系统,用于大面积高质量超导薄膜制备.在这套系统上,采用三氟乙酸金属有机物沉积(TFA-MOD)方法,在2英寸双面抛光LaAlO3单晶衬底上,制备出的YBCO超导薄膜显示出很高的外延生长质量和超导特性.对于240nm厚的外延薄膜,临界电流密度分布非常均匀,平均值超过6MA/cm2(77K,0T),表面微波电阻在77K,10GHz条件下为0.3 mΩ左右.

摘要： 电感储能因作为一种重要的分布式储能方式而受到广泛的重视.在电感储能技术中,断路开关的设计是一大难点,传统的断路开关在开断大电流方面遇到了很大阻碍.随着高温超导技术的快速发展,本文提出了一种利用超导薄膜来制造断路开关的设计思路,并通过原理分析和仿真计算证明了设计思路的可行性,进而给出了一套场热综合控制式高温超导断路开关的设计方案.

摘要： 为了承载大电流需要,第二带高温超导带材要求微米级以上的涂层厚度,因此YBa2Cu3O7-δ(YBCO)厚膜的制备研究是相当重要的.采用直流溅射方法在LalO3基片制备得到了不同厚度高质量的YBCO超导薄膜.由于薄膜中Y组分过量,导致薄膜表面出现大量的孔洞,所制备得到的薄膜甚至达到2μm以上仍然没有裂纹存在.通过X射线衍射θ-2θ,ω扫描,极图,高分辨倒易空间扫描对所制备的不同厚度的YBCO薄膜进行了表征.所制备的不同厚度薄膜均为严格c轴取向,即使达到2μm厚度仍然没有a轴晶粒存在.厚度对YBCO薄膜表面形貌和电学性能有着重要的影响.

摘要： 以Y、Ba、Cu的乙酸盐为原料,以丙酸、吡啶、甲醇等为溶剂,配制得到YBCO薄膜的前驱液.以单晶(100)LaAlO3为基底,4000r/min的转速将前驱液旋转涂覆90s后,在130°C干燥10min,如此循环三次得到YBCO预处理膜.随后在氩气下.450°C恒温60min,再在790°C下恒温180min,之后在470°C下吸氧240min,得到最终YB-CO薄膜.通过X射线衍射分析薄膜取向、扫描电镜观察薄膜表面形貌、标准四引线法测量薄膜的超导转变温度Tc和临界电流密度Jc,考察了前驱液组成对YBCO薄膜表面质量的影响.结果表明,以Y、Ba、Cu的乙酸盐为前驱物,以丙酸为溶剂,以吡啶为螯合剂形成的前驱液制备的薄膜质量最好,当热处理温度为830°C时,该薄膜的Jc值达2.4×104A/Cm2(77 K,0T),其Tc为89K

摘要： 以Y、Ba、Cu的乙酸盐为原料,以丙酸、吡啶、甲醇等为溶剂,配制得到YBCO薄膜的前驱液.以单晶(100)LaAlO3为基底,4000r/min的转速将前驱液旋转涂覆90s后,在130°C干燥10min,如此循环三次得到YBCO预处理膜.随后在氩气下.450°C恒温60min,再在790°C下恒温180min,之后在470°C下吸氧240min,得到最终YB-CO薄膜.通过X射线衍射分析薄膜取向、扫描电镜观察薄膜表面形貌、标准四引线法测量薄膜的超导转变温度Tc和临界电流密度Jc,考察了前驱液组成对YBCO薄膜表面质量的影响.结果表明,以Y、Ba、Cu的乙酸盐为前驱物,以丙酸为溶剂,以吡啶为螯合剂形成的前驱液制备的薄膜质量最好,当热处理温度为830°C时,该薄膜的Jc值达2.4×104A/Cm2(77 K,0T),其Tc为89K

摘要： 以Y、Ba、Cu的乙酸盐为原料,以丙酸、吡啶、甲醇等为溶剂,配制得到YBCO薄膜的前驱液.以单晶(100)LaAlO3为基底,4000r/min的转速将前驱液旋转涂覆90s后,在130°C干燥10min,如此循环三次得到YBCO预处理膜.随后在氩气下.450°C恒温60min,再在790°C下恒温180min,之后在470°C下吸氧240min,得到最终YB-CO薄膜.通过X射线衍射分析薄膜取向、扫描电镜观察薄膜表面形貌、标准四引线法测量薄膜的超导转变温度Tc和临界电流密度Jc,考察了前驱液组成对YBCO薄膜表面质量的影响.结果表明,以Y、Ba、Cu的乙酸盐为前驱物,以丙酸为溶剂,以吡啶为螯合剂形成的前驱液制备的薄膜质量最好,当热处理温度为830°C时,该薄膜的Jc值达2.4×104A/Cm2(77 K,0T),其Tc为89K

摘要： 提供了一种氧化物超导薄膜材料，其包含：金属衬底，所述金属衬底在表面具有双轴取向的晶体取向结构；中间层，所述中间层形成在所述金属衬底上并且是双轴取向的；和氧化物超导薄膜，所述氧化物超导薄膜形成在所述中间层上并且由以REBa2Cu3Oy表示的RE123类氧化物超导体构成。所述氧化物超导薄膜包含Br(溴)。

摘要： 本申请提供一种超导薄膜、超导薄膜制备方法及超导转变边沿探测器。超导薄膜的截面面积沿通入电流的电流流动方向单向增加或递减。如图1所示，沿通入电流的电流流动方向，截面面积(S1、S2所示)单向增加或递减。此时，随电流密度的升高，截面面积小的位置，先行失去超导态，进入正常态。当电流密度逐渐升高，超导转变边沿展宽。因此，通过超导薄膜的截面面积沿通入电流的电流流动方向单向增加或递减，可以使得超导薄膜具有超导转变区非常平缓或宽阔的特性，进而可以保证在大量光子信号抵达TES器件时依旧有信号相应。超导薄膜解决了传统超导薄膜容易失去超导态的问题，从而可以探测到更多数量的光子信号，达到宽谱光功率探测效果。

摘要： 一种制造超导薄膜材料的方法，其包括形成中间层(2)的步骤，形成与中间层(2)相接触的一个超导层(3)的步骤，以及通过气相方法形成与所述一个超导层(3)相接触的另一个超导层(4)的步骤。在形成中间层(2)的步骤和形成一个超导层(3)的步骤之间，将中间层(2)保持在水汽减少的环境或二氧化碳减少的环境中，或者在形成一个超导层(3)的步骤和形成另一个超导层(4)的步骤之间，将所述一个超导层(3)保持在水汽减少的环境或二氧化碳减少的环境中。因此，可以改善临界电流值。

摘要： 提供了一种氧化物超导薄膜材料，其包含：金属衬底，所述金属衬底在表面具有双轴取向的晶体取向结构；中间层，所述中间层形成在所述金属衬底上并且是双轴取向的；和氧化物超导薄膜，所述氧化物超导薄膜形成在所述中间层上并且由以REBa

摘要： 本发明涉及超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜的制造方法，所述超导薄膜用基材的抑制金属元素从基材扩散的效果高且能够提高强制取向层的取向性。超导薄膜用基材(2)具备：含有金属元素的基材(10)；基础层(22)，其形成于该基材(10)的表面上，并且以具有尖晶石型晶体结构的由至少一种过渡金属元素、Mg和氧构成的非取向的尖晶石化合物作为主体；具有双轴取向性的强制取向层(24)，其形成于该基础层(22)的表面上，并且以含有Mg的岩盐型晶体结构的岩盐型化合物作为主体。

摘要： 本发明制作一种临界电流特性优异的超导薄膜。超导薄膜用基材具备基材主体(10A)，该基材主体(10A)具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面(10B)。

摘要： 本申请提供一种超导薄膜、超导薄膜制备方法及超导转变边沿探测器。超导薄膜的截面面积沿通入电流的电流流动方向单向增加或递减。如图1所示，沿通入电流的电流流动方向，截面面积(S1、S2所示)单向增加或递减。此时，随电流密度的升高，截面面积小的位置，先行失去超导态，进入正常态。当电流密度逐渐升高，超导转变边沿展宽。因此，通过超导薄膜的截面面积沿通入电流的电流流动方向单向增加或递减，可以使得超导薄膜具有超导转变区非常平缓或宽阔的特性，进而可以保证在大量光子信号抵达TES器件时依旧有信号相应。超导薄膜解决了传统超导薄膜容易失去超导态的问题，从而可以探测到更多数量的光子信号，达到宽谱光功率探测效果。

摘要： 一种制造超导薄膜材料的方法，其包括形成中间层(2)的步骤，形成与中间层(2)相接触的一个超导层(3)的步骤，以及通过气相方法形成与所述一个超导层(3)相接触的另一个超导层(4)的步骤。在形成中间层(2)的步骤和形成一个超导层(3)的步骤之间，将中间层(2)保持在水汽减少的环境或二氧化碳减少的环境中，或者在形成一个超导层(3)的步骤和形成另一个超导层(4)的步骤之间，将所述一个超导层(3)保持在水汽减少的环境或二氧化碳减少的环境中。因此，可以改善临界电流值。

摘要： 一种制造超导薄膜材料的方法，其包括通过气相方法形成超导层(3)的气相步骤，以及通过液相方法形成超导层(4)的液相步骤，该液相步骤使得后面的超导层(4)与前面的超导层(3)相接触。优选地，该方法还包括在前面的超导层(3)和金属衬底(1)之间形成中间层(2)的步骤。金属衬底(1)由金属制成，并且优选地中间层(2)由具有岩石类型、钙钛矿类型和烧绿石类型中的任意一种晶体结构的氧化物制成，并且前面的超导层(3)和后面的超导层(4)都具有RE123组合物。因此，可以改善临界电流值。

摘要： 本申请涉及一种超导薄膜制备方法及超导薄膜，包括：提供基底；去除所述基底上表面的杂质并形成平滑上表面；采用分子束外延生长技术于所述平滑上表面上生长镧系金属单晶层，使得所述平滑上表面与所述镧系金属单晶层之间生成一原子级平整的界面。本申请提供了一种制作工艺简单、周期短的超导薄膜制备方法，利用该方法制备的超导薄膜具有优良的低温超导性能；并且该超导薄膜中具有一原子级平整的界面，该原子级平整的界面在原子尺度上规则、平整、几乎无缺陷及杂质，可以通过该原子级平整的界面研究电子结构，以获取超导电性的起源，也可以为完善超导理论、探索更多超导材料提供启示。