金屬氮化物超導薄膜溶液法制備、生長機理及性能研究
發(fā)布時間:2021-11-06 03:50
金屬氮化物由于其熔點高、化學穩(wěn)定性好、硬度高、催化性能優(yōu)越及磁、電輸運性能豐富等特性引起了人們廣泛關注。熱學性能方面存在負熱膨脹和正熱膨脹現象;磁性能方面則包含順磁性和鐵磁性;而電學性能方面又涵蓋了絕緣態(tài)、半導體態(tài)、金屬態(tài)及超導態(tài)。特別地,部分金屬氮化物表現出超硬度、超導特性、高的超導轉變溫度(Tc)及優(yōu)良的化學穩(wěn)定性共存的現象,使其可作為一類特殊的功能材料——硬質超導材料,用于射頻超導加速器及超導熱電子探測器等設備。目前主要研究的金屬氮化物超導薄膜包括δ-MoN、δ-NbN和δ-TiN等。已有前期研究結果表明高Tc(大于10K)的δ-MoN塊體需在高溫、高壓下完成,即使采用脈沖激光沉積制備的δ-MoN薄膜超導轉變溫度也僅有4.2 K。而對于在超導薄膜器件領域廣泛應用的δ-NbN和δ-TiN薄膜,需要滿足厚度控制和大面積等條件也急需解決。至今,已有部分利用磁控濺射、脈沖激光沉積和分子束外延等方法制備出金屬氮化物超導薄膜,但由于這些方法制備技術本身的限制使得其無法獲得大面積薄膜,因而要想更好地研究金屬氮化物超導薄膜的物性及應用前景,需要探索其他薄膜制備技術;瘜W溶液沉積法(Chemica...
【文章來源】:中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:100 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.1超導體的三個臨界參數關系示意圖
化合物和合金擴大至氧化物陶瓷,進而打開了高溫超導探索的大門。而??高溫超導體僅用了傳統(tǒng)超導體探索過程的三分之一時間,就己經有大量材料達到??了應用可能。圖1.4展示了超導體的超導轉變溫度提高的歷史。??200????■?Nb"T,?'MgB2?Hg-Ba-Ca-Cu-O(.加壓)??:??,Hg-Ba-Ca-Cu-O?m??爆Ti-Ba-Ca-Cu-Q????120?-?4T4t?羞??Bi-Sr-Ca-Cu-O?#??2?Nb3Sn??'Tt?*?L^l?Y-Ba-Cu^O?#??80?:■—液氣沸點?YBa2(、U3〇、????啦汾2CUA?La.pe.As.〇.p??4〇?-?La-Ba-C'u-O,?Mg\?????液氖沸點?V-Si??一?p-b^以U(,e?N^-°??1910?1930?1950?1970?1990?2010??年份??圖1.4超導體的超導轉變溫度提髙歷史??(a)銅基超導體??高溫超導體出現于1986年,J.G.?Bednorz和K.A.?Muller發(fā)現氧化物陶瓷材??料La2-xBaxCu〇4,其Tc竟然突破麥克米蘭極限高達35K[12],這為固態(tài)物理領??域特別是超導方向翻開了新的篇章。此后,新的氧化物超導體如雨后春筍般被研??究人員所發(fā)現。朱經武同吳茂昆[13]合作以及趙忠賢[14]兩課題組研宄人員相互??獨立的制備出新材料YBa2CU3〇7
有效的超導電流將在Cu〇2面由于Josephson稱合作用而配對,載流子層??僅為該過程提供載流子。而對不同體系的銅基超導體研宄中發(fā)現,兩個載流子層??中間Cu〇2面的堆積層數將會影響到高溫超導體的超導電性。圖1.6展示了?Bi系??高溫銅基超導體的晶體結構。如圖所示,當單胞c軸晶格常數越大時,即兩個載??流子層中間堆積的Cu〇2層越多時,材料中發(fā)生電子配對的層越多,則超導轉變??溫度也就越高。當單胞中的Cu〇2層達到一定數目后,材料的超導轉變溫度也將??達到飽和。為了得到更高的超導轉變溫度,科研人員采用高壓合成方式通過堿土??金屬層嵌入將CU〇2層隔開,首次嘗試制備無限層超導體CaCU〇2?上У氖??CaCuCh不穩(wěn)定,此后,研宄人員相繼合成了多種無限層超導體,然而卻沒有得??到預期的超導轉變溫度[18-21]。?????????????Cu2-???°?°???0????????????<?>-'?(?uO:?Plane????????????r—— ̄ ̄????????????c?l????y?9?Block?n.ver??CuG2?phine??(La1Sr)2Cu04??圖1.5?(La,Sr>2Cu04晶體結構??f?'?W^Co
【參考文獻】:
期刊論文
[1]無限層銅氧化合物高溫超導體研究進展[J]. 周興江,趙忠賢. 物理. 1994(04)
[2]液氮溫區(qū)的新氧化物超導體[J]. 趙忠賢,陳立泉,楊乾聲,黃玉珍,陳賡華,唐汝明,劉貴榮,倪泳明,崔長庚,陳烈,王連忠,郭樹權,李山林,畢建清,王昌慶. 科學通報. 1987(11)
本文編號:3479106
【文章來源】:中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:100 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.1超導體的三個臨界參數關系示意圖
化合物和合金擴大至氧化物陶瓷,進而打開了高溫超導探索的大門。而??高溫超導體僅用了傳統(tǒng)超導體探索過程的三分之一時間,就己經有大量材料達到??了應用可能。圖1.4展示了超導體的超導轉變溫度提高的歷史。??200????■?Nb"T,?'MgB2?Hg-Ba-Ca-Cu-O(.加壓)??:??,Hg-Ba-Ca-Cu-O?m??爆Ti-Ba-Ca-Cu-Q????120?-?4T4t?羞??Bi-Sr-Ca-Cu-O?#??2?Nb3Sn??'Tt?*?L^l?Y-Ba-Cu^O?#??80?:■—液氣沸點?YBa2(、U3〇、????啦汾2CUA?La.pe.As.〇.p??4〇?-?La-Ba-C'u-O,?Mg\?????液氖沸點?V-Si??一?p-b^以U(,e?N^-°??1910?1930?1950?1970?1990?2010??年份??圖1.4超導體的超導轉變溫度提髙歷史??(a)銅基超導體??高溫超導體出現于1986年,J.G.?Bednorz和K.A.?Muller發(fā)現氧化物陶瓷材??料La2-xBaxCu〇4,其Tc竟然突破麥克米蘭極限高達35K[12],這為固態(tài)物理領??域特別是超導方向翻開了新的篇章。此后,新的氧化物超導體如雨后春筍般被研??究人員所發(fā)現。朱經武同吳茂昆[13]合作以及趙忠賢[14]兩課題組研宄人員相互??獨立的制備出新材料YBa2CU3〇7
有效的超導電流將在Cu〇2面由于Josephson稱合作用而配對,載流子層??僅為該過程提供載流子。而對不同體系的銅基超導體研宄中發(fā)現,兩個載流子層??中間Cu〇2面的堆積層數將會影響到高溫超導體的超導電性。圖1.6展示了?Bi系??高溫銅基超導體的晶體結構。如圖所示,當單胞c軸晶格常數越大時,即兩個載??流子層中間堆積的Cu〇2層越多時,材料中發(fā)生電子配對的層越多,則超導轉變??溫度也就越高。當單胞中的Cu〇2層達到一定數目后,材料的超導轉變溫度也將??達到飽和。為了得到更高的超導轉變溫度,科研人員采用高壓合成方式通過堿土??金屬層嵌入將CU〇2層隔開,首次嘗試制備無限層超導體CaCU〇2?上У氖??CaCuCh不穩(wěn)定,此后,研宄人員相繼合成了多種無限層超導體,然而卻沒有得??到預期的超導轉變溫度[18-21]。?????????????Cu2-???°?°???0????????????<?>-'?(?uO:?Plane????????????r—— ̄ ̄????????????c?l????y?9?Block?n.ver??CuG2?phine??(La1Sr)2Cu04??圖1.5?(La,Sr>2Cu04晶體結構??f?'?W^Co
【參考文獻】:
期刊論文
[1]無限層銅氧化合物高溫超導體研究進展[J]. 周興江,趙忠賢. 物理. 1994(04)
[2]液氮溫區(qū)的新氧化物超導體[J]. 趙忠賢,陳立泉,楊乾聲,黃玉珍,陳賡華,唐汝明,劉貴榮,倪泳明,崔長庚,陳烈,王連忠,郭樹權,李山林,畢建清,王昌慶. 科學通報. 1987(11)
本文編號:3479106
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