高温超导薄膜微波表面电阻的测试

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1、65815学科专业：物理电子学高温超导薄膜微波表面电阻的测试硕士生：张映敏导师：罗正祥教授关键词：HTS，微波表面电阻，介质谐振器，品质因数【摘要】条论文是国家超导中心下达的研究课题。自从1986年发现高温超导电性以来，击温超导材料的应用和研究已在微波技术领域展开了i诸高温超导薄膜的广泛应用和制备技术的提高，迫切需要对高温超导薄膜的微波特性参数足进行研究。本文详细介绍了一种采用低损耗高介电常数的兰宝石构成工作在皿。¨+。谐／振模式的介质谐振器。冉l入一个简单的线性方程Q01=A+BR．，通过对A、B及Qo的值间接地求出R，这种方法能够对t-ITS薄膜的微波表面电阻R进行高灵敏度、非损伤的测量J

2、，本文制作了一个工作在12GHz附近的兰宝石介质谐振器测试系统，利用它对HTS薄膜的邀遮蹇面电阻进行测试，测试灵敏度高，提高了整食型堡丕缠的品质因素。I：可成功地用于单片矽30～50．8mm较大超导薄膜的R的测试，整个测试系统体积小，操作方便，且所需实验条件简单。、r、ABSTRACTInthispaperthesurfaceresistanceRofasinglepieceofHTSthinfilmismeasuredbyusinga矩0Ⅲmodesapphireresonatornon—destructivity,at77K．Bymeasuringthevalueoftheresonato

3、r’Squalityfactor,themicrowavesurfaceresistanceRoftestedsamplecarlbedeterminedAnewmeasuringmethodispresented，surfaceresistancecanbecalculatedbyQ91=爿+BRs．Tomeasure庐50．8mmHTSthinfilm，aspecialsapphireresonatorworkingat12GHzismadeandused．Themethodhasadvantagesofnondestructivity,singlesample，highQvalue，hi

4、ghsensitivity,convenientexperimentsetup，smallvolume，andflexibilityinoperation电子科技大学硕士研究生毕业论文第一章高温超导体§1．1超导的发展1911年，荷兰物理学家昂尼斯发现，当温度降到4．2K时，汞的电阻突然消失，后来他又发现许多金属和合金都有与之相类似的低温下失去电阻的特性，昂尼斯称为超导态【“。从此，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，大电流可以毫无阻力地在导体中流动，从而产生超强磁场。经过40

5、多年的不断探索，Bardeen、Cooper和Schrieffer于1957年成功地解决了超导电性机制问题，建立了超导电性微观理论——Bcs理论【2l，从量子力学角度，解释了超导机理。随着低温、超导材料以及电子技术的深入研究和相互结合，超导电子学作为一门新兴边缘学科开始发展起来。但是，由于低温超导电子器件工作在液氮温区(4．2K以下)，或者是致冷机所能达到的温度(10～20K)下，低温的获得与维持成本相当高，技术也复杂，大大地阻碍了超导应用研究的进一步发展和推广，因此，人们一直在努力寻找更高转变温度的超导材料。1986年，Bednorz和Mullerl21发现了高临界温度的新型氧化物超导体，其

6、临界温度为35K。1987年，美国休斯敦大学的朱径武、吴茂昆和中科院物理所的赵忠贤小组131在西半球和东半球分别发现了钇—钡一铜一氧(YBaCuO)超导体，其临界转变温度超过了90K，进入液氮温区(77K)，称之为高温超导材料。经过十几年的努力研究，无论是高t超导块材、线材和带材方面，还是在高C超导薄膜方面．都取得了很大的进展。作为示例，引入表l114“，扼要地说明在电子科技大学硕士研究生毕业论文块材方面的进展情况。袭11高瓦超导体的类别和最优相超导体系最优超导相最优相的分子式临界温度C／K镧系La-(312)(La'Sr)3CaCu2Q6+x62钇系Y一123)YBa2Cu307-X94Bi

7、-(2223)Bi2Sr2Ca2Cu30io．x110铋系Bi-(2278)Bi2Sr2Ca7CusQ20+X250‘铊系TI-(2223)T12Ba2Ca2Ctl3010+x125汞系Hg-(1223)HgBe．2Ca2Cu30s,,．x135铅系Pb-(2213)Pb2Sr2caCu30m84碳系(IClhC6060注：·为稳定性差从表1．1看出，现在已经发现的高t超导材料已有七个体系，多达几