基于二硼化镁约瑟夫森结结构的研究

发布时间：2017-08-06 07:17

  本文关键词：基于二硼化镁约瑟夫森结结构的研究

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【摘要】：2001年3月,日本科学家报道了简单的二元金属化合物MgB2能在39K左右表现出超导特性,这个临界转变温度值已经接近于或超出了经典BCS理论预言的金属化合物超导体的极限临界温度值,这一发现立即引起了国际物理学界的热切关注。MgB2的结构简单,“晶界”对超导电流几乎是透明的,具有较高的临界电流密度,其不存在弱连接的问题,不会破坏超导电流的传输。因此,MgB2超导材料具有广泛的实用价值,在电子领域和计算机领域有着广阔的应用前景。又因为MgB2的相干长度大,用其制备约瑟夫森结为基础的的电子器件相对来说比较容易且工艺简单、重复性好,所以用MgB2薄膜来制备约瑟夫森结更具有优势。本论文主要基于MgB2约瑟夫森结的结构展开研究,现将完成的主要工作和结论总结如下:(1)提出了金属化学气相沉积(MOCVD)法制备MgB2超导薄膜。该方法采用乙硼烷(62HB)作为B源,有机镁?P?MgC2气体作为镁源,在原有传统化学气相沉积(CVD)系统上增加了引入有机镁源的气体通道,使有机镁气体受热分解为Mg原子与一些功能团,再与B反应生成MgB2薄膜,薄膜的超导特性较好。(2)根据实验室制作的MgB2/B/MgB2纵向约瑟夫森结的相关参数,建立了Multisim的电路模型,对约瑟夫森结的特性进行了研究,并利用这个模型建立了超导RSFQ电路中两种不同功能的分支器。在理论分析的基础上,对电路进行了瞬态仿真。(3)研究了不同温度下得到的B单质的不同形态对MgB2超导特性的影响。利用晶型B膜成功制备了MgB2-B-MgB2约瑟夫森结,证明了晶型B作为约瑟夫森结的介质层是合理可行的。
【关键词】：二硼化镁 约瑟夫森结 超导RSFQ电路 B膜 MOCVD
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM26
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-21
• 1.1 超导材料的发展简史7-8
• 1.2 超导材料的基本特性8-12
• 1.2.1 零电阻现象8-9
• 1.2.2 迈斯纳效应9
• 1.2.3 超导体的临界参数9-10
• 1.2.4 超导体的分类及相变理论10-12
• 1.3 MgB2超导材料的概况12-16
• 1.3.1 MgB2超导体的发现及晶体结构12-13
• 1.3.2 MgB2的超导机制13
• 1.3.3 MgB2的基本特性13-16
• 1.3.4 MgB2超导体的应用前景16
• 1.4 MgB2约瑟夫森结的研究现状16-21
• 1.4.1 MgB2约瑟夫森结的发展16-17
• 1.4.2 MgB2-B-MgB2约瑟夫森结的研究现状17-20
• 1.4.3 MgB2-MgO-MgB2约瑟夫森结的研究现状20-21
• 第二章 MgB2约瑟夫森结的特性及应用21-43
• 2.1 约瑟夫森结21-22
• 2.2 约瑟夫森结的模型和等效电路22-25
• 2.2.1 RSCJ模型22-24
• 2.2.2 RSJ模型24
• 2.2.3 约瑟夫森结的等效电路24-25
• 2.3 MgB2约瑟夫森结的特性25-29
• 2.3.1 MgB2约瑟夫森结的直流效应及直流特性仿真25-27
• 2.3.2 MgB2约瑟夫森结的交流效应及交流特性仿真27-29
• 2.4 MgB2约瑟夫森结在超导RSFQ数字电路的应用29-43
• 2.4.1 超导RSFQ数字电路的理论基础29-35
• 2.4.2 超导RSFQ数字电路分支器的仿真研究35-43
• 第三章 MgB2超导薄膜的制备方法研究43-55
• 3.1 MgB2超导薄膜的制备依据43-45
• 3.2 化学气相沉积法（CVD）制备MgB2超导薄膜45-49
• 3.2.1 化学气相沉积法45-46
• 3.2.2 几种制备MgB2超导薄膜的方法46-49
• 3.3 双温区混合物理气相沉积法（HPCVD）制备MgB2超导薄膜49-51
• 3.4 MOCVD法制备MgB2超导薄膜51-52
• 3.5 MgB2超导薄膜制备方法的比较52-55
• 第四章 MgB2-B-MgB2约瑟夫森结的制备与研究55-63
• 4.1 B膜在不同温度下的特性研究55-59
• 4.1.1 B的结构55-56
• 4.1.2 B膜的制备56
• 4.1.3 结果分析56-59
• 4.2 MgB2-B-MgB2约瑟夫森结的制备59-61
• 4.3 MgB2-B-MgB2约瑟夫森结的特性研究61-63
• 第五章 总结与展望63-66
• 5.1 总结63-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-68
• 在校期间的研究成果68-69
• 致谢69-70

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本文编号：628909