本文關(guān)鍵詞： SmBCO超導(dǎo)薄膜 化學(xué)溶液沉積 無氟高分子輔助 臨界電流密度　出處：《西南交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文利用自主開發(fā)的無氟高分子輔助金屬有機(jī)物沉積(PA-MOD)法在(001)取向的LaAlO3單晶基底上制備了SmBa2Cu307-x(SmBCO)超導(dǎo)薄膜。通過調(diào)節(jié)涂層溶液的合成參數(shù)制備了高性能的SmBCO超導(dǎo)薄膜。在SmBCO體系中引入不同種類的磁通釘扎中心提高了超導(dǎo)薄膜的載流能力。第一章主要結(jié)合超導(dǎo)材料的研究現(xiàn)狀、種類、應(yīng)用及超導(dǎo)薄膜簡(jiǎn)介等介紹了本論文的研究背景。其次,以實(shí)際應(yīng)用和基礎(chǔ)科研為導(dǎo)向提出了本論文的主要研究?jī)?nèi)容。第二章闡述了本論文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程及超導(dǎo)體性能的表征手段。詳細(xì)介紹了無氟高分子輔助金屬有機(jī)物沉積法制備SmBCO的實(shí)驗(yàn)流程,包括涂層溶液的配制、涂覆方法及熱處理工藝。并對(duì)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、磁性能和電輸運(yùn)性能的表征方式做了較為詳細(xì)的介紹。第三章主要研究了不同涂層溶液合成參數(shù)(包括不同陽離子濃度和不同涂層溶液粘度)對(duì)SmBCO超導(dǎo)薄膜雙軸織構(gòu)、微觀形貌及超導(dǎo)電性的影響。采用自主研發(fā)的PA-MOD法在LaAlO3基底上制備了陽離子濃度為1.35mol/L、1.15mol/L、1.0mol/L和0.8mol/L(各陽離子化學(xué)計(jì)量比仍為1：2：3)超導(dǎo)薄膜。結(jié)果表明,陽離子濃度為1.0mol/L的涂層溶液制備的薄膜具有良好的表面微觀結(jié)構(gòu)及雙軸織構(gòu),較高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度91.2K和液氮溫區(qū)1 MA/cm2以上的零場(chǎng)臨界電流密度,是制備高性能SmBCO超導(dǎo)薄膜最佳的涂層溶液的陽離子濃度。此外,本文采用PVB(聚乙烯醇縮丁醛)作為高分子添加劑研究了不同高分子添加量對(duì)超導(dǎo)薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究結(jié)果表明,高分子PVB添加量為4%的涂層溶液制備的超導(dǎo)薄膜具有較好的雙軸織構(gòu)以及平整均勻、無裂紋的微觀結(jié)構(gòu)。此外,該黏度溶液制備的薄膜Tc為89.5K,65K、自場(chǎng)下的Jc達(dá)到1 MA/cm2以上,顯示了良好的超導(dǎo)性能。第四章采用自主開發(fā)的雜質(zhì)離子Cu位摻雜技術(shù)研究了Co3+摻雜對(duì)SmBCO超導(dǎo)薄膜雙軸織構(gòu)、微觀形貌及超導(dǎo)電性的影響。此外,研究了在SmBCO體系中引入BaZrO3第二相粒子摻雜對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的影響。研究表明,Co3+摻雜雖然降低了體系的載流子濃度,使得摻雜薄膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度有所下降,但其在整個(gè)磁場(chǎng)和溫度范圍內(nèi)具有更高的約化臨界電流密度Jc/Jc(0),顯示了較好的磁通釘扎特性。引入BaZrO3的SmBCO薄膜的Tc達(dá)到90.5K,并且Jc/Jc(0)在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和不同溫度條件下都高于純的超導(dǎo)薄膜,這可能是BaZrO3在薄膜中形成接近超導(dǎo)相干長(zhǎng)度尺寸的顆�；蛘邞�(yīng)力形成的晶格局部畸變作為有效的磁通釘扎中心的原因。
[Abstract]:SmBa2Cu307-x (SmBa2Cu307-x) was prepared on LaAlO3 single crystal substrate oriented by fluorine-free polymer assisted metal organic deposition (PA-MOD) method. SmBCO). High performance SmBCO superconducting thin films were prepared by adjusting the synthesis parameters of the coating solution. Different flux pinning centers were introduced into the SmBCO system to improve the current carrying capacity of the superconducting films. The first chapter mainly combines the research status of superconducting materials. Kinds, applications and introduction of superconducting thin films are introduced in this paper. Secondly. The main research contents of this thesis are put forward based on practical application and basic scientific research. In chapter 2, the experimental design process and the characterization method of superconductor properties are described. The fluorine-free polymer auxiliary metals are introduced in detail. The experimental process of preparing SmBCO by mechanical deposition. Including the preparation of coating solution, coating method and heat treatment process, and the film microstructure, crystal structure. The characterization of magnetic properties and electrical transport properties is introduced in detail. In Chapter 3, the synthesis parameters of different coating solutions (including different concentration of cations and viscosity of different coating solutions) are studied. Biaxial texture of SmBCO superconducting films. The effect of micromorphology and superconductivity. The cationic concentration was 1.35 mol / L and 1.15 mol / L on LaAlO3 substrate by PA-MOD method. The superconducting films of 1.0 mol / L and 0.8 mol / L (the stoichiometric ratios of cations are still 1: 2: 3) show that. The film prepared with 1.0 mol / L cationic solution has good surface microstructure and biaxial texture. The high superconducting transition temperature of 91.2K and the zero field critical current density above 1 MA/cm2 in the liquid nitrogen temperature range. It is the best cationic concentration of coating solution for the preparation of high performance SmBCO superconducting film. In this paper, PVB (polyvinyl butyral) was used as a polymer additive to study the effect of different amount of high molecular weight on the structure and properties of superconducting films. The superconducting thin films prepared by the coating solution with high molecular PVB content of 4% have good biaxial texture, smooth and uniform microstructure without crack. The Tc of the film prepared by the viscosity solution is 89.5KN 65K, and the JC of the film prepared from the field is more than 1 MA/cm2. In chapter 4th, the biaxial textures of Co3 doped SmBCO superconducting thin films were studied by using the self-developed impurity ion Cu site doping technique. In addition, the effect of the doping of BaZrO3 second phase particles on the structure and superconductivity of SmBCO films was studied. The superconducting transition temperature of the doped thin films is decreased by Co3 doping, although the carrier concentration of the system is decreased. But it has higher reduced critical current density (JC / Jc0) in the whole magnetic field and temperature range. The results show that the magnetic flux pinning property is good. The Tc of the SmBCO film with BaZrO3 is up to 90.5 K. And JC / Jc0) is higher than pure superconducting films under different magnetic field intensity and different temperature. This may be why BaZrO3 forms particles close to superconducting coherent length in the film or local lattice distortion formed by stress as an effective flux pinning center.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2

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本文編號(hào)：1456900