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钇钡铜氧超导厚膜的研究进展

稀有金属材料与工程 2014年第3期43卷 763-768页

作者：王洪艳古宏伟丁发柱张腾彭星煜中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

YBa2Cu3O7-x(YBCO)涂层导体(也称第二代高温超导带材)在77 K下具有较高的不可逆场和本征载流能力,在强电领域有着广泛的应用。第2代高温超导带材是基于薄膜外延技术发展起来的实用超导材料,为使其尽快商业化,科学家们一直在不断探索研究... 详细信息

YBa2Cu3O7-x(YBCO)涂层导体(也称第二代高温超导带材)在77 K下具有较高的不可逆场和本征载流能力,在强电领域有着广泛的应用。第2代高温超导带材是基于薄膜外延技术发展起来的实用超导材料,为使其尽快商业化,科学家们一直在不断探索研究YBCO的基础物性和成材机理。如何制备具有高临界电流密度的厚膜就成为当前YBCO高温超导涂层应用过程中亟待解决的关键问题。介绍了厚膜与临界电流之间的关系并综述了国际主流研究机构对YBCO厚膜的最新研究进展情况。

关键词：高温超导体钇钡铜氧厚膜中图法

直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的研究

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金刚石与磨料磨具工程 2006年第1期26卷 1-4页

作者：丁发柱石玉龙青岛科技大学材料与环境科学学院青岛266042

通过在传统热丝化学气相沉积装置中引入直流等离子体,设计了直流等离子体一热丝化学气相沉积金刚石薄膜的设备,设备中既包括相互独立的灯丝电压和施加的偏压。通过调节偏压可以控制所形成的等离子体的偏流。在这一改进的系统中研究了金... 详细信息

通过在传统热丝化学气相沉积装置中引入直流等离子体,设计了直流等离子体一热丝化学气相沉积金刚石薄膜的设备,设备中既包括相互独立的灯丝电压和施加的偏压。通过调节偏压可以控制所形成的等离子体的偏流。在这一改进的系统中研究了金刚石薄膜形核和生长过程,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了金刚石的样品,结果表明,施加偏压不仅能大大促进金刚石的形核密度(1010cm-2)、提高金刚石薄膜的生长速率,金刚石薄膜的取向也随机取向变为(111)定向生长。

关键词：直流等离子体热丝化学气相沉积金刚石形核及生长

偏压热丝化学气相沉积金刚石膜及其复合膜的研究

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偏压热丝化学气相沉积金刚石膜及其复合膜的研究

作者：丁发柱青岛科技大学

学位级别：硕士

制备金刚石薄膜的技术是获得金刚石薄膜的高密度形核和高质量金刚石薄膜的关键因素，而改善金刚石薄膜与基体的结合力在金刚石涂层刀具、光学组件等工业应用中都有着重要的现实意义。本文研究结果包括以下几个方面：一、改进... 详细信息

制备金刚石薄膜的技术是获得金刚石薄膜的高密度形核和高质量金刚石薄膜的关键因素，而改善金刚石薄膜与基体的结合力在金刚石涂层刀具、光学组件等工业应用中都有着重要的现实意义。本文研究结果包括以下几个方面：一、改进了热丝化学气相沉积金刚石薄膜的方法围绕金刚石膜的形核与生长，在自制的热丝化学气相设备中系统地研究了偏压、甲烷浓度、碳源对金刚石薄膜的形核密度、生长速率和表面形貌的影响，运用原子力显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射谱对金刚石薄膜进行了分析，得到了以下结论： (1)衬底正偏压对金刚石的形核有重要影响。在对衬底施加合适的正偏压情况下，会在基体表面产生电子鞘层，增强金刚石的形核密度，运用电子鞘层理论对此进行了解释，并建立了直流等离子体—热丝化学气相沉积金刚石薄膜的方法。 (2)在甲烷浓度(CH／H)为1％～4％的范围内，金刚石薄膜的形核速率和沉积速率随着甲烷的浓度增大而增大。 (3)与甲烷作为沉积金刚石薄膜的碳源相比，用乙醇作碳源所得到的金刚石薄膜的沉积速率明显提高，并且均匀性更好。 (4)根据对从金刚石薄膜形核到连续成膜的一系列观察，金刚石薄膜的生长过程属于岛状生长模式。二、采用偏压HFCVD制备了金刚石／碳化钛复合膜利用甲烷和氢气为反应气体，钛酸异丙酯作为钛源(用氢气作为载气把钛源带入反应室)，在偏压热丝CVD设备中制备金刚石／碳化钛复合膜的实验。研究了载气流量、基体温度以及偏压对金刚石复合膜的影响，运用扫描电子显微镜、X-射线衍射和能量扩散电子谱分析了实验样品，结果表明：

关键词：金刚石膜形核密度复合膜偏压

化学溶液法在LaAlO_3单晶基体上制备YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的研究

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稀有金属 2008年第6期32卷 744-747页

作者：丁发柱古宏伟李弢北京有色金属研究总院超导材料研究中心北京100088

采用三氟乙酸盐-金属有机沉积(TFA-MOD)法在LaAlO3单晶基体上成功地制备了YBa2Cu3O7-x超导薄膜(简称YBCO薄膜),并比较系统地研究了烧结温度对YBCO薄膜的影响。在烧结温度为820℃时,所制备的YBCO薄膜完全呈c-轴取向,无a-轴取向的晶粒和... 详细信息

采用三氟乙酸盐-金属有机沉积(TFA-MOD)法在LaAlO3单晶基体上成功地制备了YBa2Cu3O7-x超导薄膜(简称YBCO薄膜),并比较系统地研究了烧结温度对YBCO薄膜的影响。在烧结温度为820℃时,所制备的YBCO薄膜完全呈c-轴取向,无a-轴取向的晶粒和杂质相存在,YBCO薄膜的表面无裂纹存在,表面平整,超导转变温度Tc≈90K,转变宽度ΔTc=1K,临界电流密度(Jc)可达***-2(77K,0T)。

关键词： TFA-MOD YBCO 高温超导薄膜

溶液激发方式对化学水浴法沉积CdS薄膜生长的影响

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稀有金属 2013年第5期37卷 762-769页

作者：彭星煜古宏伟屈飞丁发柱张腾王洪艳中国科学院大学电工研究所应用超导重点实验室北京100190 中国科学院大学研究生院北京100190

化学水浴法是目前制备CdS薄膜的主流方法之一,其中对溶液实施不同的溶液激发方式会对薄膜的性能产生很大影响。采用4种不同的溶液激发方式:搅拌法、静置法、超声法、摇晃法以化学水浴法沉积了CdS薄膜。采用台阶仪、X射线衍射仪、扫描电... 详细信息

化学水浴法是目前制备CdS薄膜的主流方法之一,其中对溶液实施不同的溶液激发方式会对薄膜的性能产生很大影响。采用4种不同的溶液激发方式:搅拌法、静置法、超声法、摇晃法以化学水浴法沉积了CdS薄膜。采用台阶仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等系统地研究了这4种不同的溶液激发方式对CdS薄膜的生长速度、晶体结构与表面形貌的影响。实验结果表明,随着沉积时间增加,CdS薄膜的厚度都会逐渐增加并最终趋于一恒定值。搅拌法与摇晃法制备的CdS薄膜具有更快的生长速度、更大的颗粒尺寸以及更加粗糙的表面形貌。采用静置法沉积薄膜在沉积时间较短时,薄膜表面存在大面积的由尺寸12 nm的小颗粒构成的区域。随着沉积时间增加,该区域面积逐渐减小进而消失。通过对薄膜表面形貌随沉积时间增加的演化过程的研究,在一定浓度下CdS薄膜的生长是离子-离子生长机制。通过对比不同溶液激发方式沉积的CdS薄膜的表面形貌,分析了不同溶液激发方式对CdS薄膜形貌的影响。

关键词： CdS 化学水浴法薄膜生长机制

燃烧合成法制备ZrNiSn半哈斯勒热电材料

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稀有金属 2019年第4期43卷 337-342页

作者：张贺李江涛丁发柱屈飞李辉古宏伟中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院应用超导重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院理化技术研究所北京100190

利用燃烧合成法结合放电等离子烧结(SPS)技术在1 h内实现了ZrNiSn热电材料的制备,对样品的晶体结构、物相组成、微观结构以及热电性能进行了研究。晶体结构和物相分析结果表明,利用燃烧合成法制备了存在少量ZrNi_2Sn, Ni_3Sn_4等杂相的Z... 详细信息

利用燃烧合成法结合放电等离子烧结(SPS)技术在1 h内实现了ZrNiSn热电材料的制备,对样品的晶体结构、物相组成、微观结构以及热电性能进行了研究。晶体结构和物相分析结果表明,利用燃烧合成法制备了存在少量ZrNi_2Sn, Ni_3Sn_4等杂相的ZrNiSn合金材料。随着合金成分中Sn含量减少, Ni_3Sn_4相消失。微观结构分析结果显示,快速制备的ZrNiSn样品中的晶粒尺寸小于10μm,母相中会生成纳米晶粒和晶界,有利于增强声子散射。SPS处理后, ZrNiSn晶粒尺寸没有长大。热性能分析结果表明,随着温度的升高, ZrNiSn_(0.95)样品的热导率最小值为5.5 W·m^(-1)·K^(-1)。室温下, ZrNiSn样品的电导率最大为2.3×10~5 S·m^(-1),但由于对其Seebeck系数影响较大,因此制备的ZrNiSn基样品的功率因子没有显著提高。热电性能随着温度的增加而显著增加, 923 K时,利用燃烧合成法结合SPS技术制备的ZrNiSn_(0.95)样品的ZT值达到最大0.6。由于缩短了材料制备周期和降低了能源消耗,为高效、经济制备半哈斯勒热电材料提供了一种新的途径。

关键词：热电材料燃烧合成 ZrNiSn半哈斯勒合金热电性能

热处理温度对MOD-YBCO薄膜微结构和超导电性的影响

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稀有金属 2008年第4期32卷 459-462页

作者：王连红李弢丁发柱吕旭东古宏伟北京有色金属研究总院超导材料研究中心北京100088

采用TFA-MOD法在LaAlO3基体上制备YBCO薄膜,热处理温度为780-860℃。XRD结果表明,热处理温度在780-820℃之间时,随着热处理温度的提高,YBCO薄膜中BaF2逐渐减少,a轴生长的晶粒和杂质相减少,c轴生长的晶粒增加;热处理温度在820-860℃之间... 详细信息

采用TFA-MOD法在LaAlO3基体上制备YBCO薄膜,热处理温度为780-860℃。XRD结果表明,热处理温度在780-820℃之间时,随着热处理温度的提高,YBCO薄膜中BaF2逐渐减少,a轴生长的晶粒和杂质相减少,c轴生长的晶粒增加;热处理温度在820-860℃之间时,随着热处理温度的升高,薄膜中a轴生长的晶粒增加,c轴生长的晶粒减少;SEM分析发现,YBCO薄膜表面较平整,无裂纹;超导性能测试结果表明,热处理温度为820℃的YBCO薄膜的临界电流密度Jc可达1 ***^-2（77 K,0 T）。

关键词： YBCO TFA-MOD 涂层导体超导电性

YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导涂层导体磁通钉扎的研究进展

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中国稀土学报 2008年第5期26卷 613-623页

作者：丁发柱古宏伟吕旭东李弢北京有色金属研究总院超导材料研究中心北京100088

以YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导涂层为导体的第二代高温超导带材由于其优异的本征性能,吸引着人们不断探索和研究其实用成材技术。现在,近千米长带的研制成功,使其已经或即将应用于电缆、马达和其他电力器件。为了更好地使YBCO涂层导体能够在... 详细信息

以YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导涂层为导体的第二代高温超导带材由于其优异的本征性能,吸引着人们不断探索和研究其实用成材技术。现在,近千米长带的研制成功,使其已经或即将应用于电缆、马达和其他电力器件。为了更好地使YBCO涂层导体能够在高温高磁场下应用,最近在YBCO中引入钉扎中心以提高它的电磁性能的研究是一个热点。综述了近年来二代超导带材的发展状况,并对目前高温超导体中提高电学性能的研究做了较为系统的介绍。

关键词：钇钡铜氧超导带材涂层导体磁通钉扎稀土

沉积温度对化学水浴法CdS薄膜物理性质的影响

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稀有金属 2014年第3期38卷 405-411页

作者：彭星煜古宏伟丁发柱张腾屈飞王洪艳中国科学院电工研究所应用超导重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

研究了化学水浴法制备的CdS薄膜微观结构与其带隙宽度的关系。采用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和能谱仪(EDS)等对不同沉积温度下制备的CdS薄膜的生长速率、晶... 详细信息

研究了化学水浴法制备的CdS薄膜微观结构与其带隙宽度的关系。采用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和能谱仪(EDS)等对不同沉积温度下制备的CdS薄膜的生长速率、晶体结构、光学性质、表面形貌和薄膜组分及其相互间关系进行了研究。随着沉积温度升高,薄膜沉积速率变快,H(002)晶面间距相应增加,带隙宽度逐渐下降。同时CdS薄膜的表面变得更为光滑。结合能谱分析发现,随着沉积温度上升,CdS薄膜的中硫的含量相应增加,薄膜中Cd/S原子比例更加接近于1∶1。CdS薄膜晶格常数的增加造成了带隙宽度的下降。而晶格常数的变化则归因于沉积温度的变化对薄膜中硫的含量的影响。沉积温度上升会促进OH-离子与硫脲的反应,加速S2-离子的释放,从而导致溶液中S2-离子浓度上升。在CdS薄膜的生长过程中会有更多硫进入到薄膜中,使得薄膜中的硫空位减少。而硫空位的减少会使薄膜晶体结构更加完整,导致晶格常数上升,更加接近于体材料的晶格常数。

关键词： CdS 化学水浴法沉积温度带隙宽度薄膜组分