金属氮化物超导薄膜溶液法制备、生长机理及性能研究
发布时间：2021-11-06 03:50
金属氮化物由于其熔点高、化学稳定性好、硬度高、催化性能优越及磁、电输运性能丰富等特性引起了人们广泛关注。热学性能方面存在负热膨胀和正热膨胀现象;磁性能方面则包含顺磁性和铁磁性;而电学性能方面又涵盖了绝缘态、半导体态、金属态及超导态。特别地,部分金属氮化物表现出超硬度、超导特性、高的超导转变温度（Tc）及优良的化学稳定性共存的现象,使其可作为一类特殊的功能材料——硬质超导材料,用于射频超导加速器及超导热电子探测器等设备。目前主要研究的金属氮化物超导薄膜包括δ-MoN、δ-NbN和δ-TiN等。已有前期研究结果表明高Tc（大于10K）的δ-MoN块体需在高温、高压下完成,即使采用脉冲激光沉积制备的δ-MoN薄膜超导转变温度也仅有4.2 K。而对于在超导薄膜器件领域广泛应用的δ-NbN和δ-TiN薄膜,需要满足厚度控制和大面积等条件也急需解决。至今,已有部分利用磁控溅射、脉冲激光沉积和分子束外延等方法制备出金属氮化物超导薄膜,但由于这些方法制备技术本身的限制使得其无法获得大面积薄膜,因而要想更好地研究金属氮化物超导薄膜的物性及应用前景,需要探索其他薄膜制备技术。化学溶液沉积法（Chemica...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超导体的三个临界参数关系示意图
化合物和合金扩大至氧化物陶瓷，进而打开了高温超导探索的大门。而??高温超导体仅用了传统超导体探索过程的三分之一时间，就己经有大量材料达到??了应用可能。图１．４展示了超导体的超导转变温度提高的历史。??２００????■?Ｎｂ＂Ｔ，?＇ＭｇＢ２?Ｈｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ（．加压）??：??，Ｈｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ?ｍ??爆Ｔｉ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｑ?？??１２０?－?４Ｔ４ｔ?羞??Ｂｉ－Ｓｒ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ?＃??２?Ｎｂ３Ｓｎ??＇Ｔｔ?＊?Ｌ＾ｌ?Ｙ－Ｂａ－Ｃｕ＾Ｏ?＃??８０?：■—液氣沸点?ＹＢａ２（、Ｕ３〇、??？?啦汾２ＣＵＡ?Ｌａ．ｐｅ．Ａｓ．〇．ｐ??４〇?－?Ｌａ－Ｂａ－Ｃ＇ｕ－Ｏ，?Ｍｇ＼?????液氖沸点?Ｖ－Ｓｉ??一?ｐ－ｂ＾以Ｕ（，ｅ?Ｎ＾－°??１９１０?１９３０?１９５０?１９７０?１９９０?２０１０??年份??图１．４超导体的超导转变温度提髙历史??（ａ）铜基超导体??高温超导体出现于１９８６年，Ｊ．Ｇ．?Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｋ．Ａ．?Ｍｕｌｌｅｒ发现氧化物陶瓷材??料Ｌａ２－ｘＢａｘＣｕ〇４，其Ｔｃ竟然突破麦克米兰极限高达３５Ｋ［１２］，这为固态物理领??域特别是超导方向翻开了新的篇章。此后，新的氧化物超导体如雨后春笋般被研??究人员所发现。朱经武同吴茂昆［１３］合作以及赵忠贤［１４］两课题组研宄人员相互??独立的制备出新材料ＹＢａ２ＣＵ３〇７
有效的超导电流将在Ｃｕ〇２面由于Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ稱合作用而配对，载流子层??仅为该过程提供载流子。而对不同体系的铜基超导体研宄中发现，两个载流子层??中间Ｃｕ〇２面的堆积层数将会影响到高温超导体的超导电性。图１．６展示了?Ｂｉ系??高温铜基超导体的晶体结构。如图所示，当单胞ｃ轴晶格常数越大时，即两个载??流子层中间堆积的Ｃｕ〇２层越多时，材料中发生电子配对的层越多，则超导转变??温度也就越高。当单胞中的Ｃｕ〇２层达到一定数目后，材料的超导转变温度也将??达到饱和。为了得到更高的超导转变温度，科研人员采用高压合成方式通过碱土??金属层嵌入将ＣＵ〇２层隔开，首次尝试制备无限层超导体ＣａＣＵ〇２。可惜的是??ＣａＣｕＣｈ不稳定，此后，研宄人员相继合成了多种无限层超导体，然而却没有得??到预期的超导转变温度［１８－２１］。??？?？？？？？？？？?Ｃｕ２－?？?°?°?？?０??？?？?？?？?？?＜?＞－＇?（?ｕＯ：?Ｐｌａｎｅ??？？？？？？？？？?ｒ——￣￣??？?？?？?？?？?ｃ?ｌ??？?ｙ?９?Ｂｌｏｃｋ?ｎ．ｖｅｒ??ＣｕＧ２?ｐｈｉｎｅ??（Ｌａ１Ｓｒ）２Ｃｕ０４??图１．５?（Ｌａ，Ｓｒ＞２Ｃｕ０４晶体结构??ｆ?＇?Ｗ＾Ｃｏ
【参考文献】：
期刊论文
[1]无限层铜氧化合物高温超导体研究进展[J]. 周兴江,赵忠贤. 物理. 1994(04)
[2]液氮温区的新氧化物超导体[J]. 赵忠贤,陈立泉,杨乾声,黄玉珍,陈赓华,唐汝明,刘贵荣,倪泳明,崔长庚,陈烈,王连忠,郭树权,李山林,毕建清,王昌庆. 科学通报. 1987(11)
本文编号：3479106
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超导体的三个临界参数关系示意图
化合物和合金扩大至氧化物陶瓷，进而打开了高温超导探索的大门。而??高温超导体仅用了传统超导体探索过程的三分之一时间，就己经有大量材料达到??了应用可能。图１．４展示了超导体的超导转变温度提高的历史。??２００????■?Ｎｂ＂Ｔ，?＇ＭｇＢ２?Ｈｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ（．加压）??：??，Ｈｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ?ｍ??爆Ｔｉ－Ｂａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｑ?？??１２０?－?４Ｔ４ｔ?羞??Ｂｉ－Ｓｒ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ?＃??２?Ｎｂ３Ｓｎ??＇Ｔｔ?＊?Ｌ＾ｌ?Ｙ－Ｂａ－Ｃｕ＾Ｏ?＃??８０?：■—液氣沸点?ＹＢａ２（、Ｕ３〇、??？?啦汾２ＣＵＡ?Ｌａ．ｐｅ．Ａｓ．〇．ｐ??４〇?－?Ｌａ－Ｂａ－Ｃ＇ｕ－Ｏ，?Ｍｇ＼?????液氖沸点?Ｖ－Ｓｉ??一?ｐ－ｂ＾以Ｕ（，ｅ?Ｎ＾－°??１９１０?１９３０?１９５０?１９７０?１９９０?２０１０??年份??图１．４超导体的超导转变温度提髙历史??（ａ）铜基超导体??高温超导体出现于１９８６年，Ｊ．Ｇ．?Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｋ．Ａ．?Ｍｕｌｌｅｒ发现氧化物陶瓷材??料Ｌａ２－ｘＢａｘＣｕ〇４，其Ｔｃ竟然突破麦克米兰极限高达３５Ｋ［１２］，这为固态物理领??域特别是超导方向翻开了新的篇章。此后，新的氧化物超导体如雨后春笋般被研??究人员所发现。朱经武同吴茂昆［１３］合作以及赵忠贤［１４］两课题组研宄人员相互??独立的制备出新材料ＹＢａ２ＣＵ３〇７
有效的超导电流将在Ｃｕ〇２面由于Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ稱合作用而配对，载流子层??仅为该过程提供载流子。而对不同体系的铜基超导体研宄中发现，两个载流子层??中间Ｃｕ〇２面的堆积层数将会影响到高温超导体的超导电性。图１．６展示了?Ｂｉ系??高温铜基超导体的晶体结构。如图所示，当单胞ｃ轴晶格常数越大时，即两个载??流子层中间堆积的Ｃｕ〇２层越多时，材料中发生电子配对的层越多，则超导转变??温度也就越高。当单胞中的Ｃｕ〇２层达到一定数目后，材料的超导转变温度也将??达到饱和。为了得到更高的超导转变温度，科研人员采用高压合成方式通过碱土??金属层嵌入将ＣＵ〇２层隔开，首次尝试制备无限层超导体ＣａＣＵ〇２。可惜的是??ＣａＣｕＣｈ不稳定，此后，研宄人员相继合成了多种无限层超导体，然而却没有得??到预期的超导转变温度［１８－２１］。??？?？？？？？？？？?Ｃｕ２－?？?°?°?？?０??？?？?？?？?？?＜?＞－＇?（?ｕＯ：?Ｐｌａｎｅ??？？？？？？？？？?ｒ——￣￣??？?？?？?？?？?ｃ?ｌ??？?ｙ?９?Ｂｌｏｃｋ?ｎ．ｖｅｒ??ＣｕＧ２?ｐｈｉｎｅ??（Ｌａ１Ｓｒ）２Ｃｕ０４??图１．５?（Ｌａ，Ｓｒ＞２Ｃｕ０４晶体结构??ｆ?＇?Ｗ＾Ｃｏ
【参考文献】：
期刊论文
[1]无限层铜氧化合物高温超导体研究进展[J]. 周兴江,赵忠贤. 物理. 1994(04)
[2]液氮温区的新氧化物超导体[J]. 赵忠贤,陈立泉,杨乾声,黄玉珍,陈赓华,唐汝明,刘贵荣,倪泳明,崔长庚,陈烈,王连忠,郭树权,李山林,毕建清,王昌庆. 科学通报. 1987(11)
本文编号：3479106
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