MgO衬底上大面积Tl-2212高温超导薄膜均匀性分析

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1、usingt11eaboVeSpuneringcondition，t11e＆02bu恐rJayerSon5×1O舢2M90(001)substmteswhichtemperaturewas700℃，wasprepared．Sputteringtimewas15minutes．Tl·2212thillfilmswerepreparedonCP02buff宅redM90substr吼esby铆。一steptecllnique．nlecrystallinestructureandtropismofthetllinfiJmwasex锄inedusillg占一2口，mckingcurvean

2、d①scaIlofXRD．Itwassuggestedthatthetllinfilmwasepitaxial谢mc—axisoriemation．ThesuperconductingtransitiontemperatureTcofthefilmonMgDis103．4K．ThecriticalcurrentdensitiesJcof2．37MpL／cm2forT1—2212filmonCeDlbu圩eredMgOhavebeenobtained．KeyWords：T1·2212HTSfilm，panicledistribution，ComputerSimulation，RFma

3、gnetronSpuHering111第一章绪论第一节超导薄膜的简介1．1．1超导材料的研究方法及发展现代科技和经济的三大支柱是材料、信息和能源，而材料则是基础。人类社会的发展过程就是其所用材料和工具不断进步的过程。人们研究材料加工和制各的主要方法是通过实验摸索来研究各种工艺条件下材料性能的变化或所制备出的材料的性能，然后通过比较来选择加工或制备的工艺参数以得到所要求的材料性能。通过实验来研究材料制备和加工，周期长、代价大，如果完全依靠实验的方法则带有很大的盲目性，所以从理论上预测材料的性能及新材料的制备得到了重视。1986年具有比传统的金属及合金更高转变温度的铜氧化物超导材料的发

4、现，使超导研究取得突破性进展，世界各国都掀起了研究高温超导体(HighTe埘peratureSuperconductor，HTs)的热潮。高温超导材料是迄今为止被研究过的最复杂的材料之一。它是一种各向异性极强的层状晶体结构材料。二十年来，众多的物理学家，化学家和材料科学家，在高质量的样品上获得了较为～致的结果，肯定了高温超导铜氧化物具有许多不寻常的性质，并且认识到这些是由于电子电荷的、自旋的以及晶格的自由度之间的复杂的相互作用造成的。为了弄清楚这些性质，人们～直在从多方面多角度对高温超导的理论和技术进行着大量的研究和探索，经过近二十年深入广泛的研究，各种材料体系(如YBCO，TBc

5、CO，BBCCO，HBcCo等)所制备的超导薄膜、超导线、超导块体，都逐步走上了实际应用的阶段。超导材料的发现历程见图1．1“。21。第一章绪论恸图Il超导材料的发现历程由于高温超导体的转变温度在液氮温区，因此较传统的低温超导体有更好的实用价值，使得超导体在各行各业有着广泛的应用前景，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、医疗、军事等领域。目前一些国家先后成立了各种超导公司主要生产超导粉体、块材、带材、线材、薄膜、器件、系统等。主要的高温超导材料体系的组成和性质见表1．1。表1．1主要高温超导材料的组成体系结构式1'cfKlLa一系LaCu04+640Y一系YBaCuOx9

6、0Bi一系BiSr2CaCun02Tt+4110Tl一系T1mBa2Can．1Cull02n+m十2110Hg一系HgmBa2C‰．1Cun02n+m+2135总的来说，基于不同的材料形态，高温超导材料主要有三个方面的应用。1⋯：一、抗磁性应用：超导体的完全抗磁性是迈斯纳效应，它可以产生超导磁悬浮现象，在实际中也得到了应用。例如可以用来制成超导重力仪和超导磁悬浮列车。第一章绪论二、大电流应用(强电应用)：由于超导体电阻为零，具有完全导电性，所以它可以承载大电流，产生强磁场，构成超导磁体，且无焦耳热损耗。此性质可以在许多方面得到应用。包括核磁共振谱仪、超导储能、高能物理上的应用等。三

7、、电子学应用(弱电应用)：包括超导计算机，超导天线，超导微波器件等。由于超导体在电子学上的应用具有许多优点，因此在发现高温超导体后，开拓它在电子学方面的应用一直是人们努力的重要方向之～。主要有以下几个方面：超导开关、超导磁强计、超导谐振器、超导滤波器等。现在对高温超导材料的探索一般集中在三种形式上：块材、单晶和薄膜。对于不同形式的材料，其制备方法各不相同。现在应用最广的是超导集成电子器件，它的研制是以薄膜为基础的，特别是要发展高温超导微波电路更需要特性优异的高温超导薄