用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究的任务书.docx

用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究的任务书
任务书
1.前言
超导材料因具有极低的电阻和磁化率，而被广泛应用于能源传输、磁共振成像、粒子加速器等领域。其中，钇钡铜氧(YBCO)是一种用于高温超导体的典型材料，具有较高的临界温度和临界电流密度，因此备受研究者的青睐。然而，YBCO超导薄膜的制备过程中存在一定的挑战，需要在碳酸盐晶体的单晶上制备出高质量的YBCO超导薄膜。为了克服这些挑战并进一步探究YBCO超导薄膜的制备和性质，本次实验将采用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜。
2.实验原理
2.1低氟MOD法
低氟MOD法是一种常用的制备YBCO超导薄膜的方法。该方法主要包括以下几个步骤：
（1）制备钇预体粉末
（2）将钇预体粉末与氟化钡和氧化铜混合
（3）在LAO单晶基底上涂覆混合物
（4）热处理，并在气氛中处理样品以使氟离子参与YBCO薄膜中晶格的局部化学交换。
2.2LAO单晶基底
采用碳酸盐晶体的单晶作为基底是制备高质量YBCO超导薄膜的关键之一，因为碳酸盐晶体可以提供相当平整的基底，并且具有In和SrRuO3等复合氧化物上的晶格匹配。其中，LAO单晶基底具有低的晶格失配和表面能，因此既可实现高品质的薄膜生长，也可降低晶格不匹配引起的缺陷。
3.实验步骤
3.1制备钇预体
以钇(NO3)3•5H2O和乙二醇为反应剂，配制各种诱导剂(如2-丁酮、乙酰丙酮等)，利用化学共沉淀方法制备钇预体粉末。
3.2制备混合物
以氟化钡和氧化铜为反应剂，利用化学共沉淀方法制备氟化钡和氧化铜的混合物。
3.3制备超导薄膜
通过旋转涂料法将混合物涂覆在LAO单晶基底上，并利用低氟MOD法制备YBCO超导薄膜。
3.4热处理
在氧气流量为500sccm，温度为800℃的条件下，将样品热处理，以提高制备的YBCO超导薄膜质量。
4.实验目的和意义
4.1实验目的
（1）熟悉低氟MOD法制备YBCO超导薄膜的基本原理及步骤；
（2）了解碳酸盐晶体单晶作为基底的优点和缺点；
（3）掌握利用实验方法制备高质量的YBCO超导薄膜的技能；
（4）评估制备的YBCO超导薄膜的物理性质，如临界温度和临界电流密度等。
4.2实验意义
本次实验涉及了化学、物理、电子学等多个学科领域，能够培养学生综合运用不同学科知识的能力。另外，本实验所制备的YBCO超导薄膜可以在高频电子、医学成像、磁共振等领域作为重要的功能材料使用。