| 【中文题名】 | 双面YBCO高温超导薄膜的研制及在微波谐振器中的应用 |
| 【英文题名】 | |
| 【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】 | 2001-10-25 |
| 【中关键词】 | YBCO,高温超导薄膜,谐振器,Disk,Resonator, |
| 【英关键词】 | YBCO,High Temperature Superconducting thin film,,, microwave device,Disk Resonator, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>电子元件、组件>微波传输控制元件>空腔谐振器> |
| 【论文摘要】 |
本文采用单靶倒筒式直流溅射技术，结合辐射式加热装置，设计了
一种全新的二维旋转方式，实现了在直径2英寸LaAlO_3（100）单晶基
片两面同时溅射沉积薄膜，成功的制备出了低微波表面电阻（Rs）、双面
一致性好的双面YBa_2Cu_3O_(7-6)（YBCO）高温超导（HTSC）外延薄膜，
其Tc_0＞90K，△Tc＜1K，Rs（77K，10GHz）＜1mΩ，可以满足无源微波器
件的应用要求。
首先，我们通过对辐射式加热炉进行合理设计，基片在辐射式加热
器中连续翻转，使得基片两面同时沉积薄膜，两面膜均匀一致。通过大
量的优化工艺实验，确定了适合制备C轴取向外延薄膜的最佳工艺条件
为：Ts=805℃，P_(total)=35Pa，d=55mm，P_(02):PAr=1:2，在650～700℃下进
行保温处理并缓慢降温。逐步放大基片尺寸到2英寸，最终在直径2英
寸的LaAlO_3（100）双抛单晶基片上制备出高质量的c轴取向外延薄膜，
薄膜两面性能达到Tc_0=89～92K，△Tc=0.2～0.4K，两面薄膜的Rs分布... |
| 【论文题纲】 |
|
第一章 概述 |
6-19 |
|
1-1 超导材料研究的现状和意义 |
6-10 |
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1-2 高温超导薄膜的制备方法 |
10-12 |
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1-3 双面、大面积超导薄膜的制备方法 |
12-15 |
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1-4 高温超导薄膜国内外研究现状 |
15-17 |
|
1-5 本论文研究的目的、内容和目标 |
17-19 |
|
第二章 实验基本原理及实验装置的设计 |
19-35 |
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2-1 直流溅射原理及溅射装置简介 |
19-23 |
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2．1．1 直流溅射原理 |
19-20 |
|
2．1．2 倒筒式直流磁控溅射法简介 |
20-23 |
|
2-2 加热器系统、基片夹具及旋转系统 |
23-27 |
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2．2．1 加热器设计 |
23-26 |
|
2．2．2 基片夹具的设计 |
26 |
|
2．2．3 基片旋转系统的设计 |
26-27 |
|
2-3 衬底基片的选择与清洗 |
27-30 |
|
2．3．1 衬底基片的选择 |
27-29 |
|
2．3．2 基片的清洗 |
29 |
|
2．3．3 热处理方法的选择 |
29-30 |
|
2-4 YBCO薄膜的性能测试和微观分析 |
30-35 |
|
第三章 小面积双面YBCO超导薄膜的制备 |
35-48 |
|
3-1 引言 |
35 |
|
3-2 双面YBCO超导薄膜制备工艺及溅射条件 |
35-37 |
|
3-3 实验结果及分析讨论 |
37-47 |
|
3．3．1 基片温度Ts对薄膜性能的影响 |
37-40 |
|
3．3．2 靶基距对成膜的影响 |
40-41 |
|
3．3．3 溅射气体总压、氧分压、热处理过程对薄膜性能的影响 |
41-44 |
|
3．3．4 薄膜双面一致性讨论 |
44-47 |
|
3-4 小结 |
47-48 |
|
第四章 大面积双面YBCO双面超导薄膜的研制 |
48-59 |
|
4-1 引言 |
48-49 |
|
4-2 具体实验方法 |
49-50 |
|
4-3 实验结果与分析讨论 |
50-58 |
|
4．3．1 温度均匀性分析 |
50-51 |
|
4．3．2 大面积薄膜膜厚均匀性分析 |
51-55 |
|
4．3．3 大面积薄膜超导转变温度及微波表面电阻分析 |
55-58 |
|
4-4 小结 |
58-59 |
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第五章 大功率高温超导微波谐振器Disk Resonator研制 |
59-76 |
|
5-1 引言 |
59-60 |
|
5-2 基本原理及发展现状 |
60-64 |
|
5．2．1 传统结构的平面微带线、带状线器件 |
60-61 |
|
5．2．2 宽刻蚀线条平面微带线滤波器及Back-Side耦合方式 |
61-62 |
|
5．2．3 圆片状谐振器（Disk Resonator） |
62-64 |
|
5-3 实验过程 |
64-67 |
|
5．3．1 YBCO薄膜的光刻工艺 |
64-65 |
|
5．3．2 谐振器基本结构 |
65 |
|
5．3．3 Disk Resonator性能测试 |
65-67 |
|
5-4 Disk Resonator设计结果分析 |
67-75 |
|
5．4．1 光刻工艺讨论及光刻前后薄膜性能分析 |
67-70 |
|
5．4．2 谐振模式和谐振频率理论分析 |
70-73 |
|
5．4．3 无载品质因子Q_0分析 |
73-75 |
|
5．4．4 输入输出耦合讨论 |
75 |
|
5-5 小结 |
75-76 |
|
结论 |
76-77 |
|
参考文献 |
77-80 |
|
致谢 |
80-81 |
|
在读期间发表的论文 |
81 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.343622 |
