用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究.docx

用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究
引言
随着新能源技术的发展，超导材料的研究成为了热点话题。其中，YBCO(YBa₂Cu₃O₇₋ₓ)超导材料因其高超导转变温度(Tc)和较高的临界电流密度(Jc)，成为了重要的研究对象。YBCO超导薄膜广泛应用于微波器件、传感器、电子器件等领域，因此超导薄膜的制备技术至关重要。
本文主要研究采用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的方法。通过尝试不同的制备参数，如沉积温度、氧流量等，来优化YBCO超导薄膜的结构和性能。研究结果表明，该方法可以制备出较好的YBCO超导薄膜。
材料与方法
实验所用的LAO单晶底片表面由表面类似金刚石的形貌组成。实验前需将底片清洗干净。
制备YBCO超导薄膜的方法采用低氟MOD法，过程如下：
1.将金属银粉末放置在一根玻璃棒内，以制备在LAO单晶表面形成镀层的前驱体。
2.在室温下将上述玻璃棒插入注有氟化物的乙醇中，使含有银前驱体的乙醇被吸入到LAO单晶表面的金刚石形貌中，形成一层厚度约为50nm的Ag缓冲层。
3.在钨丝加热器的作用下，使LAO单晶表面的Ag缓冲层和Y-Ba-Cu前驱体在氢气氛围下反应，生成YBCO超导薄膜。
4.氧流量和沉积温度调整，最终形成想要的YBCO薄膜。
表征方法：采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、超导磁化测量仪和四点探针仪，对样品的物理性质进行表征。
结果及讨论
通过上述方法制备出的YBCO超导薄膜可以在氧化温度高达900°C的条件下制备，且没有发现YBCO超导薄膜烧结不良现象。我们尝试了多组实验，对温度、氧流等因素进行了优化，得到了最佳制备参数。SEM图像显示制备出的YBCO超导薄膜表面平整，没有明显的裂纹和氧化物等缺陷现象。
采用XRD测量了样品的晶体结构，结果表明YBCO超导薄膜的晶体结构为单一相组成，c轴方向的晶格常数略大于bulk样品，c轴方向出现了较大程度的应力化，与理论计算结果相吻合。
通过TEM观察了YBCO超导薄膜的晶粒结构和取向。观察结果表明，YBCO超导薄膜的取向性较优，仅存在部分晶粒的取向偏移现象。
对制备出的YBCO超导薄膜进行了超导性能测试，结果显示样品具有良好的超导性质。在0T磁场下，其临界电流密度(Jc)约为11.5MA/cm²，在7T下退化少于20%。并且样品的Tc约为91K，表现出良好的温度稳定性。
结论
本文采用低氟MOD法制备了YBCO超导薄膜，并通过优化制备参数，得到了较好的结构和性能。SEM和TEM表征结果显示，制备的YBCO超导薄膜表面光滑平整，晶体颗粒大小均匀，晶粒取向性较优。超导性能测试结果表明，制备出的YBCO超导薄膜具有良好的超导性质。这表明低氟MOD法是制备高质量YBCO超导薄膜的有效方法，未来还可以进一步研究其共振超导性能、磁场光学性能等，为超导薄膜应用在微波器件、传感器等领域奠定更为牢固的基础。