文档介绍：电子科技大学
博士学位论文
YBCO高温超导带材的制备和实用化研究
姓名:熊杰
申请学位级别:博士
专业:材料物理与化学
指导教师:李言荣;陶伯万
20070329
方根粗糙度约为M保捎没砣贫园薪ι涞姆绞皆贗基摘要第二代涂层导体具有交流损耗低、性价比高以及在磁场下载流能力强等优点,在工业上具有广阔的应用前景,成为近年来超导技术发展的重点。然而对于这类结构复杂的多元氧化物薄膜而言,其晶格结构和特性比较复杂,尤其是直接在柔性金属现票竃坎愕继宕嬖谘现氐木Ц袷和互扩散困难,因此无论是理论研究还是高质量薄膜的制备都受到一定的制约,同时高承载电流能力以及低成本是制约第二代高温超导带材实用化的两大瓶颈难题,一些重要的物理现象和机理仍不清楚,在一定程度上阻碍了带材实用化的快速发展。本论文基于直流反应磁控溅射方法在双轴织构的镍钨合金.%基带上生长过渡层薄膜,并在其上进行涂层导体的研制,即从实验入手对材料的生长工艺、结构、性能以及薄膜残余应力控制做了系列探索性工作,并在此基础上对这些问题的内在物理机制进行了较为深入的研究和探讨,为超导带材的实嗖憬峁构刹慵癥坎愕继逖芯俊B畚闹泄刹悴捎媚0宀,阻挡层稳,/种子层多层结构。紫妊芯苛瞬牧瞎ひ詹问等离子体轰击、水分压、工作气压、基片温度和溅射功率等訡肿硬惚∧そ峁购捅砻嫘蚊驳挠跋欤呕すひ铡1∧のM全岬ヒ蝗∠颍婺谕獍敫呖矸直鹞.:.,晶粒直径小于砻婢带上制各得到的种子层两面一致性和单面均匀性高。谟呕疌肿硬愕幕∩希ü杓普皇笛檠芯縔阻挡层的生长,结合极差分析和方差分析得到生长∧さ淖钣殴ひ詹问徊⒄攵訷阻挡层薄膜与种子层薄膜之间的相互关系进行了研究,结果表明∧さ慕峋质量、崛∠蛐砸约懊婺谕庵褂胫肿硬惚∧す叵得芮小谧钣盘跫碌腨阻挡层上进行模板层生长的研究,并通过乒弧奚韬图家约岸卫胱又势捉斜碚鳎∧ぞ哂泻芎玫拿婺谕庵梗时多层结构过渡层的表面平整致密无裂纹,而且各过渡层之间界面尖锐、清晰。用化奠定基础。主要内容如下:
捎弥绷鹘ι浞椒ㄔ贑痀/过渡层上制备涂层导体,通过系统研究基片温度、氧氩比和总压对薄膜微观结构和性能的影响,优化生长工艺,并得到结构良好的薄膜,薄膜为完全崛∠颍婺谕獍敫呖矸别为.,其疋约为.,以为/孥涛痚涣硗模板层租糙的表面都会促使的形成,从而影响薄膜的外延生长。即氖涤没难芯高温超导带材的实用化要求具有高的承载电流能力和低的成本。∧さ缌鞒性啬芰ρ芯针对带材电流承载能力的要求,涂层导体需要在增加薄膜厚度的同时,还要具有较高的五,而一般情况下,厚度的增加会导致以急剧降低。论文中选用仙さ腨∧ぷ魑6韵螅星捌谘芯抗ぷ鳌2煌穸鹊簿膜均为严格崛∠颍穸瘸匀幻挥衋轴晶粒存在,薄膜厚度的增加导致表面出现大量的孔洞,,分析并揭示了薄膜厚度对电学性能影响的规律,建立残余应力理论模型并准确的解释实验结果。在大量的实验结果与模型的基础上,提出多层薄膜的研究思路,首次引入作为中间层材料,通过优化其厚度和层数,大幅度提高薄膜承载电流的能力,为制备具有超高电流承载能力的第二代高温超导带材提供了关键的技术支撑。坎愕继宓牡统杀狙芯多层过渡层工艺的复杂性增加了带材的制备成本从而影响了第二代带材的大规模使用。首次提出原位退火织构化技术玎际酰庵址椒ň哂型耆ū苊基带氧化,快速,可控性好,薄膜表面平整、无裂纹的优点。利用技术在铣晒χ票窩ゲ愎刹悖⑼ü谋渫嘶鹞露群徒ι涔β恃芯坑肷长取向的关系,绘制薄膜择优取向生长图谱,建立了薄膜择优取向生长动力学模型,从而降低了薄膜的退火温度并提高了溅射效率。在单层过渡层上生长得到的涂层导体具有较高的结晶质量;其电学性能测试得到初步的结果为瓦为.,以约为/8肐椒ḿ蚧说诙即牡闹票腹ひ眨有利于降低成本,因此有着广阔的应用前景。关键词:第二代超导带材,涂层导体,/疌刹悖∧ぜ际摘要
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签名:垃魄叼年弓月日签名:。纽导师签名:盟日期:鹉旯日独创性声明关于论文使用授权的说明作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入