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石墨烯YBCO异质结的制备及电学输运特性研究
摘要
本文研究了石墨烯YBCO异质结的制备及电学输运特性。采用化学气相沉积法制备单层石墨烯，并利用输运测量技术分析了它与YBCO超导薄膜形成的异质结的电学性质。结果显示，石墨烯YBCO异质结具有良好的电学输运性能，并呈现出典型的超导性质。石墨烯作为介质层可以有效地调控超导性能。
Introduction
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，其高导电性、高热导性、高机械强度和表面积大等特点，使得它在电子学、光电子学等领域有广泛的应用。一方面，石墨烯的高导电性可以增强材料的电学性能；另一方面，石墨烯与超导材料的异质结可以产生独特的电学输运性质，这对于理解材料的物理机制和设计高性能器件具有重要意义。
超导材料是一种能在低温下实现无电阻电流传输的材料。YBCO是一种高温超导材料，它具有高的临界温度和临界电场密度，是制备高性能超导器件的理想材料。将石墨烯和YBCO组成异质结，可以将它们各自的优势充分发挥出来，获得优异的电学性能。因此，研究石墨烯YBCO异质结的制备及电学输运特性具有重要的科学意义和应用价值。
Experimental
石墨烯的制备采用化学气相沉积法，通过将CH4气体在金属催化剂的作用下裂解生成石墨烯。制备好的石墨烯被转移到带有YBCO超导薄膜的单晶SrTiO3衬底上。通过光刻和蚀刻等工艺，制备出石墨烯YBCO异质结。
使用四探针技术测量了异质结的电学输运性质。同时，采用变温实验研究了样品的超导特性。实验采用加热电阻器和测温仪实现对样品的控温。
ResultsandDiscussion
图1是石墨烯YBCO异质结的SEM图片。可以观察到石墨烯层均匀地贴附在YBCO超导薄膜上，形成了完整的异质结结构。图2是异质结的电阻-温度曲线。可以看到，样品在低温下呈现出典型的超导性质，电阻值为0；而在高温下，样品的电阻显著增加。图3是异质结的电流-电压曲线。可以看到，该样品在低温下呈现出典型的零电阻电流传输特性，表现出较高的超导临界电流。
图1石墨烯YBCO异质结的SEM图片
图2异质结的电阻-温度曲线
图3异质结的电流-电压曲线
结论
本文探究了石墨烯YBCO异质结的制备及电学输运特性。结果表明，采用化学气相沉积法制备的单层石墨烯可以与YBCO超导薄膜形成良好的异质结，具有典型的超导性质和零电阻电流传输特性。石墨烯作为介质层可以有效地调控超导性能。这为进一步探究石墨烯与超导材料的相互作用提供了新的思路，并在理论上和实践中具有广泛的应用前景。