Pechini溶膠-凝膠法制備Bi-2212超導(dǎo)薄膜的織構(gòu)特性研究.pdf

1、Bi系材料作為一種最具特色的高溫超導(dǎo)體，它所具有的短相干長度，強(qiáng)的各向異性和二維特性，這使得Bi系材料在強(qiáng)電和弱電等超導(dǎo)器材上都有潛在的應(yīng)用。而影響超導(dǎo)材料應(yīng)用于各種器件的一個(gè)最重要因素是超導(dǎo)性能的好壞，包括臨界溫度Tc、上臨界磁場Hc2和臨界電流密度Jc。強(qiáng)的面內(nèi)和面外織構(gòu)能夠大大改善因大角晶界引起的弱連接效應(yīng)，從而提高Bi系Jc，故此研究Bi系材料的織構(gòu)特性顯得尤為重要。
　　本文采用Pechini溶膠-凝膠法，以可溶性金屬硝

2、酸鹽為反應(yīng)物、以乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二醇(EG)為絡(luò)合劑，制備Bi-2212薄膜。利用X射線衍射儀研究Bi-2212薄膜的面外與面內(nèi)取向，并研究了在不同襯底上面外與面內(nèi)取向的差異性。除此之外，探討了制備條件對(duì)外延取向角發(fā)散度的影響以及面內(nèi)取向的影響;并對(duì)Bi-2212薄膜在MgO(100)單晶襯底上的面內(nèi)取向的模型進(jìn)行了合理的推測。本文具體研究內(nèi)容如下:
　　利用Pechini溶膠-凝膠法在STO(100)單晶襯底和MgO

3、(100)單晶襯底上制備Bi-2212超導(dǎo)薄膜，利用X射線衍射儀θ-2θ掃描對(duì)Bi-2212薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于Bi-2212/STO薄膜，在成相溫區(qū)內(nèi)(821℃～827℃)薄膜只有一種外延取向，即c軸外延取向;而對(duì)于Bi-2212/MgO薄膜，成相溫區(qū)較Bi-2212/STO薄膜寬，且在低溫度時(shí)通過延長保溫時(shí)間可以得到純(00l)外延取向的Bi-2212薄膜，在較高溫度時(shí)則有其他外延取向出現(xiàn)。
　　利用X射線衍射

4、ω掃描研究生長在STO(100)單晶襯底上Bi-2212薄膜外延取向角發(fā)散度，通過改變制備條件，得出不同制備條件對(duì)外延取向角發(fā)散度的影響。結(jié)果表明，燒結(jié)保溫時(shí)間影響薄膜的相成分，對(duì)外延角發(fā)散度影響不大；升溫速率對(duì)外延角發(fā)散度的影響較大，選擇3.0℃/min能制備出相純度高，結(jié)晶性能好的高質(zhì)量薄膜;旋涂層數(shù)影響薄膜的厚度，進(jìn)而影響外延角發(fā)散，隨著旋涂層數(shù)的增加，外延角發(fā)散度減小，結(jié)晶性提高。
　　利用X射線衍射φ掃描研究Bi-221

5、2薄膜的面內(nèi)取向。生長在STO(100)單晶襯底、MgO(100)單晶襯底和LAO(100)單晶襯底上的Bi-2212薄膜，由于薄膜與襯底之間的錯(cuò)配度不同，面內(nèi)取向也存在差異。結(jié)果表明，在STO(100)單晶襯底上和LAO(100)單晶襯底上的Bi-2212薄膜有相同的面內(nèi)取向，為Bi-2212[100](001)//Substrate[0(1)1](100)，在MgO(100)單晶襯底的Bi-2212薄膜面內(nèi)取向?yàn)锽i-2212[10