Pechini溶膠-凝膠法制備Bi-2212超導薄膜的織構特性研究.pdf

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

2、酸鹽為反應物、以乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二醇(EG)為絡合劑，制備Bi-2212薄膜。利用X射線衍射儀研究Bi-2212薄膜的面外與面內取向，并研究了在不同襯底上面外與面內取向的差異性。除此之外，探討了制備條件對外延取向角發(fā)散度的影響以及面內取向的影響;并對Bi-2212薄膜在MgO(100)單晶襯底上的面內取向的模型進行了合理的推測。本文具體研究內容如下:
　　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超導薄膜，利用X射線衍射儀θ-2θ掃描對Bi-2212薄膜進行結構表征。實驗結果表明，對于Bi-2212/STO薄膜，在成相溫區(qū)內(821℃～827℃)薄膜只有一種外延取向，即c軸外延取向;而對于Bi-2212/MgO薄膜，成相溫區(qū)較Bi-2212/STO薄膜寬，且在低溫度時通過延長保溫時間可以得到純(00l)外延取向的Bi-2212薄膜，在較高溫度時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外延取向角發(fā)散度的影響。結果表明，燒結保溫時間影響薄膜的相成分，對外延角發(fā)散度影響不大；升溫速率對外延角發(fā)散度的影響較大，選擇3.0℃/min能制備出相純度高，結晶性能好的高質量薄膜;旋涂層數(shù)影響薄膜的厚度，進而影響外延角發(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配度不同，面內取向也存在差異。結果表明，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薄膜面內取向為Bi-2212[10