| 【中文题名】 | MgB_2超导薄膜的制备及其性质研究 |
| 【英文题名】 | The Preparation and Superconductivity Research of MgB_2 Films |
| 【学科专业】 | 微电子学与固体电子学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-29 |
| 【中关键词】 | MgB_2,超导薄膜,混合物理化学气相沉积,异位退火,原位生长,双温区 |
| 【英关键词】 | MgB_2,superconducting films,preparation,in-situ growth,ex-situ annealing HPCVD,two-heater, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电工材料>超导体、超导体材料>> |
| 【论文摘要】 |
自从2001年简单金属间化合物MgB_2的超导电性被发现以来，其超过传统BCS理论框架的超导转变温度和优异的超导特性立即引起了超导物理学界的关注，人们对这种神奇材料的认识也在不断的深入，对其实际应用的开发也日新月异。
本论文研究中，我们采用化学气相沉积(CVD)加后退火的异位两步生长的方法和双温区原位混合物理化学气相沉积(HPCVD)一步生长的方法，在Al_2O_3多晶基片上成功地制备出大面积MgB_2超导薄膜，通过多种实验测量确定了其超导特性。制备的两步法薄膜样品面积达到6.5cm×5.0cm，一步法薄膜样品面积为2.0cm×1.0cm。主要论文工作总结如下：
1、采用化学气相沉积加后退火的异位两步生长方法在面积达6.5cm×5.0cm的多晶Al_2O_3抛光基片上成功制备出MgB_2超导薄膜，用标准四引线电阻测量法测量了R-T曲线，起始转变温度达到39K。测量了样品的SEM表面形貌、利用X—ray衍射(XRD)分析物相、X射线光电子能谱(XPS)分析表面成分和超导量子干涉仪MPMS(SQUID)进行磁性测量，得到了薄膜样品磁矩曲线(M-T)和磁滞曲线(M-H)，经毕恩模型计算发现... |
| 【论文题纲】 |
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前言 |
6-8 |
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中文摘要 |
8-10 |
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英文摘要 |
10-12 |
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第一章 超导现象的发现和超导材料的应用 |
12-30 |
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1.1 "零电阻"效应的发现 |
12-13 |
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1.2 迈斯纳效应 |
13-14 |
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1.3 超导电性 |
14-15 |
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1.3.1 临界温度T_c |
14 |
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1.3.2 临界磁场H_c(T) |
14 |
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1.3.3 临界电流密度j_c |
14-15 |
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1.4 超导理论的建立 |
15-16 |
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1.5 约瑟夫森效应 |
16-17 |
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1.6 磁通量子化效应 |
17 |
|
1.7 超导材料研究的进展 |
17-18 |
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1.8 超导材料的应用 |
18-21 |
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1.8.1 超导材料的强电和强磁场方面应用 |
19-20 |
|
1.8.2 超导材料的弱电方面应用 |
20-21 |
|
1.9 超导研究的主要实验手段 |
21-27 |
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1.9.1 超导的电阻—温度关系测量 |
21-23 |
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1.9.2 超导的磁测量 |
23 |
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1.9.3 X-ray衍射(XRD)物相分析 |
23-25 |
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1.9.4 扫描电子显微镜(GEM)表面形貌观察 |
25-27 |
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1.10 本章小结 |
27-29 |
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1.11 附录图表 |
29-30 |
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第二章 MgB_2超导电性的发现及其特性 |
30-40 |
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2.1 引言 |
30 |
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2.2 MgB_2的超导电性 |
30-35 |
|
2.2.1 MgB_2属的晶体结构和理论计算 |
30-32 |
|
2.2.2 MgB_2的同位素效应 |
32 |
|
2.2.3 MgB_2的霍尔效应 |
32 |
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2.2.4 MgB_2的比热测定 |
32-33 |
|
2.2.5 MgB_2的约瑟夫森效应 |
33 |
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2.2.6 MgB_2的相稳定性 |
33-35 |
|
2.3 MgB_2超导薄膜的制备技术 |
35-37 |
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2.4 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD) |
37-39 |
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2.4.1 化学反应的类型有以下几种 |
37 |
|
2.4.2 化学气相沉积过程中主要的影响因素 |
37-38 |
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2.4.3 化学气相沉积的种类 |
38-39 |
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2.5 本章小结 |
39-40 |
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第三章 异位退火制备MgB_2超导薄膜 |
40-52 |
|
3.1 引言 |
40-41 |
|
3.2 基片选择与实验准备 |
41-42 |
|
3.2.1 基片的选择 |
41 |
|
3.2.2 基片的清洗 |
41-42 |
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3.2.3 先驱膜沉积装置 |
42 |
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3.3 先驱B膜沉积 |
42-46 |
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3.4 Mg蒸气中后续退火 |
46-47 |
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3.4.1 坩锅装片 |
46 |
|
3.4.2 后续退火 |
46-47 |
|
3.5 实验结果分析 |
47-51 |
|
3.6 本章小结 |
51-52 |
|
第四章 原位HPCVD双温区制备MgB_2超导薄膜 |
52-62 |
|
4.1 引言 |
52-53 |
|
4.2 双温区HPCVD制备超导薄膜 |
53-54 |
|
4.3 实验过程 |
54-56 |
|
4.3.1 基片的处理 |
54 |
|
4.3.2 薄膜的沉积 |
54-56 |
|
4.4 实验结果及分析 |
56-61 |
|
4.5 本章小结 |
61-62 |
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第五章 MgB_2超导薄膜应用展望 |
62-65 |
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第六章 论文总结 |
65-67 |
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参考文霞 |
67-73 |
|
图表索引 |
73-75 |
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研究生学习阶段参加的课题和取得的成果 |
75-76 |
|
致谢 |
76-77 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.134739 |
