采用快速升温烧结方法生长Tl-1223超导薄膜的研究.docx

采用快速升温烧结方法生长Tl-1223超导薄膜的研究
摘要：
近年来，超导材料的发展促进了磁共振成像技术、能源变换等众多领域的进步。其中，Tl-1223超导体材料因其超导温度高且具有优异的电流传输性能而备受关注。本文采用快速升温烧结方法生长Tl-1223超导薄膜，研究了不同烧结温度和时间对薄膜结构和超导性能的影响。结果表明，采用快速升温烧结法得到的Tl-1223超导薄膜具有较好的结晶性和超导性能，其中烧结温度为840℃，烧结时间为20分钟是得到最优薄膜的条件。
关键词：Tl-1223超导体，快速升温烧结，薄膜，结构，超导性能
Abstract:
Inrecentyears,thedevelopmentofsuperconductingmaterialshaspromotedadvancesinmanyfieldssuchasmagneticresonanceimagingtechnologyandenergyconversion.Amongthem,Tl-1223superconductingmaterialhasreceivedattentionduetoitshighsuperconductingtemperatureandexcellentcurrenttransmissionperformance.Inthispaper,thefastheatingsinteringmethodwasadoptedtogrowTl-1223superconductingthinfilms,andtheeffectofdifferentsinteringtemperaturesandtimesonthefilmstructureandsuperconductingperformancewasstudied.TheresultsshowthattheTl-1223superconductingthinfilmsobtainedbythefastheatingsinteringmethodhavegoodcrystallinityandsuperconductingperformance.Theoptimalconditionsforobtainingthebestthinfilmissinteringtemperatureof840℃andsinteringtimeof20minutes.
Keywords:Tl-1223superconductor,fastheatingsintering,thinfilm,structure,superconductingperformance
一、引言
超导材料是指在一定的温度下，电阻为零的材料。其具有高的电导率、零电阻、零磁滞和完美的磁通输运等优异性质，应用广泛，特别在磁共振成像技术和能源变换等领域中得到广泛的应用。Tl-1223是一个重要的高温超导体，其超导性能优良，其超导临界温度（Tc）可高达125K，因此，Tl-1223在超导材料领域中备受关注。
现有的制备Tl-1223超导薄膜的方法包括分子束外延、直流磁控溅射、化学气相沉积和快速烧结等。在这些方法中，快速烧结法具有制备高质量Tl-1223超导薄膜的优势。快速烧结法即将样品置于加热体表面或热电偶烧结台上，采用直接电热加热的方式提高烧结组分的温度至1000～1100℃，然后快速冷却至室温。这个烧结周期通常是几十秒钟到数分钟。该方法具有烧结时间短、样品制备的容易、成本较低等优点。
本文研究采用快速升温烧结法生长Tl-1223超导薄膜，并调节烧结温度和时间，研究不同条件下薄膜结构和超导性能的变化，寻找最优制备条件，并对其进行分析和讨论。
二、实验方法
2.1材料制备
本研究采用相对应比例的Tl2O3、BaCO3、CaCO3和CuO粉末(Tl/Ba/Ca/Cu=1:2:2:3)制备样品。先将混合粉末混合并放置在紫外灯下预处理2小时。将样品在空气中烧结，首先将其烧结至550℃保温2小时，然后以5℃/min的升温速率升温至840℃进行快速升温烧结，保温时间范围为5～20分钟，烧结后以200℃/min的速率自然冷却至室温。
在不同的烧结条件下，制备出一系列超导薄膜。
2.2检测方法
采用X射线衍射仪（XRD）对薄膜的结晶性质进行表征，扫描速度为0.05°/s。采用示差扫描量热法（DSC）对薄膜的热性质进行测试。采用四探针法（AC法）对薄膜的电学性质进行测试，应用不同的外场强度，求解温度-电阻曲线和超导转变温度。
三、实验结果与分析
3.1XRD表征
图1.不同制备条件下的Tl-1223超导薄膜XRD图
图1展示了不同制备条件下Tl-1223薄膜的XRD图。可以看出，在840℃下制备的薄膜具有较好的结晶性，出现了清晰的Tl-1223超导相峰，而其他烧结温度