Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ和Tl2Ba2CaCu2O8高温超导薄膜的脉冲激光沉积制备和性质研究

作     者：黎松林 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林德华;郑东宁

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：超导薄膜 脉冲激光沉积 双驰豫时间模型 PrBa2Cu3O7-δ 霍尔效应 Tl2Ba2CaCu2O8 双面薄膜 

摘      要：利用脉冲激光沉积法(PLD)成功制备了PrCaxBaCuO和TlBaCaCuO两类高温超导外延薄膜,在超导基础研究和超导应用研究两个方面进行了探讨。第一项工作集中于对物理问题的探讨,对Ca掺杂量0.4≤x≤0.6的PrCaxBaCuO薄膜的超导电性和正常态霍尔效应进行了研究,具体有三个方面:1)通过优化实验条件我们首次观察到了STO基片上PrCaBaCuO薄膜的超导电性,最高Tc约17 K。对于该组份的样品,还研究了不同生长温度和不同基片(LAO、MgO和YSZ)对薄膜表面形貌、外延取向以及临界温度的影响。2)对最佳Ca掺杂样品PrCaBaCuO,通过变化退火氧压来调节薄膜中的氧含量,研究其对霍尔载流子浓度和霍尔角的影响。3)对不同Ca掺杂量样品的霍尔载流子浓度进行了比较,对霍尔角-温度平方标度关系进行了拟合和对比。发现用双驰豫时间模型拟合得到的直线斜率α和零温截距C均随Pr含量的增加而减少,与安德森磁散射解释不符。 另一项工作瞄准超导材料的应用领域。高温超导薄膜在液氮温度的微波表面电阻RS极小,制成的无源微波器件具有极低的插入损耗和极高的品质因子。高温超导的磁场穿透深度与频率无关,还可用来构造无色散的传输结构,设计出用正常导体难以得到的微波器件。我们对用于微波器件制备的两英吋Tl-2212双面超导薄膜进行了研制,对薄膜生长的最佳工艺进行了探索。实验选择的技术路线是非原位方法,即先利用脉冲激光法制备出不含铊的非晶前驱薄膜,然后在铊化炉中对前驱膜进行铊化后退火处理形成2212相化合物。X射线衍射分析表明薄膜具有良好的c轴取向。对不同条件下获得的薄膜的转变温度、临界电流密度和表面电阻三个指标进行了大量的测试和比较。通过对大量薄膜的SEM表面形貌观察,得到了薄膜表面形貌与R的基本规律。获得的薄膜转变温度T均大于100 K,临界电流密度J大于1×10 A/cm,表面电阻RS小于0.8 mΩ,符合制备微波器件的要求。