高质量超薄YBCO薄膜的生长及界面调控研究

高质量超薄YBCO薄膜的生长及界面调控研究

论文摘要

YBa2Cu3O7-δ(YBCO)作为最早被发现的转变温度高于液氮温度的超导体,自发现以来备受关注。高质量的超薄YBCO薄膜对研究高温超导机制以及发展基于YBCO的超导场效应晶体管等意义重大。然而,时至今日,能满足超导场效应晶体管的超薄YBCO薄膜仍需要进一步研究。针对这一状况,本论文主要研究如何在SrTiO3单晶上生长高质量的YBCO薄膜以及如何通过界面/表面调控进一步提高薄膜的性能。1.探索利用脉冲激光沉积技术生长高质量超薄YBCO薄膜。通过系统地研究生长温度、氧化氛围、后退火等条件对YBCO薄膜的影响,发现氧气和一氧化二氮的混合气体条件可以生长出高质量的超薄YBCO薄膜。在此条件下得到的超薄YBCO薄膜表面平整且表面起伏在一个纳米以内。2.研究了对超薄YBCO薄膜的界面/表面调控。首先,我们研究了 SrTiO3基片不同终止面对YBCO薄膜的影响,发现不同终止面并没有改变YBCO薄膜的性质。其次,我们研究不同覆盖层对YBCO薄膜的影响。这些覆盖层有La2CuO4、La1.56Sr0.44CuO4、La1.85Sr0.15CuO4、LaMnO3、La0.67Ca0.33MnO3、PrBa2Cu3O7-δ(PBCO)、LaAlO3 和 SrTiO3,发现不同材料的覆盖层对YBCO薄膜都有正面调控使得YBCO薄膜的超导性能变得更好,其中PBCO对YBCO薄膜调控效果最好,La0.67Ca0.33MnO3调控效果最差。这些研究为开发基于YBCO的超导场效应晶体管打下良好的基础。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 超导简史
  •   1.2 超导性质
  •     1.2.1 零电阻效应
  •     1.2.2 迈斯纳效应
  •     1.2.3 约瑟夫森效应
  •     1.2.4 第一类超导体与第二类超导体
  • 2Cu3O7-δ(YBCO)的结构'>  1.3 YBa2Cu3O7-δ(YBCO)的结构
  •   1.4 YBCO薄膜研究概论
  •     1.4.1 YBCO薄膜的生长
  •     1.4.2 YBCO薄膜超导与界面
  •   1.5 选题依据
  • 第二章 实验方法与技术
  •   2.1 脉冲激光沉积
  •     2.1.1 脉冲激光沉积(PLD)的原理
  •     2.1.2 脉冲激光沉积的基本组成
  •     2.1.3 反射式高能电子衍射仪(RHEED)
  •   2.2 原子力显微镜
  •   2.3 低温强磁场物性测试系统与测量方法
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 高质量超薄YBCO薄膜的生长研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 探索纯氧环境下YBCO薄膜的生长
  • 2O)和氧气对YBCO薄膜生长的影响'>  3.3 一氧化二氮(N2O)和氧气对YBCO薄膜生长的影响
  •   3.4 后退火条件对YBCO薄膜生长的影响
  •   3.5 薄膜厚度、后退火与表面形貌的关系
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 高质量超薄YBCO薄膜的界面调控研究
  •   4.1 引言
  • 3终止面对超薄YBCO薄膜的影响'>  4.2 SrTiO3终止面对超薄YBCO薄膜的影响
  •   4.3 覆盖层对超薄YBCO薄膜的调控
  •   4.4 超薄YBCO的临界超导厚度
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 论文总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 薄海

    导师: 谢燕武

    关键词: 超薄薄膜,界面调控,高温超导,脉冲激光沉积

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 物理学,工业通用技术及设备

    单位: 浙江大学

    分类号: O484.1

    总页数: 56

    文件大小: 7049K

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