YBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-薄膜的微細圖形化及其臨界電流密度的測試.pdf

1、YBa2Cu3O7-8(YBCO)超導薄膜具有優(yōu)異的電學性能,用其制作的電子器件在液氮溫區(qū)具有超高靈敏度、低功耗、強抗干擾能力等優(yōu)點。隨著高溫超導電子器件在SQUID、微波、超導天線等眾多領域中的廣泛應用,促進了超導薄膜微細圖形制備技術的發(fā)展。本論文把溶膠-凝膠與化學修飾相結合的薄膜微細加工工藝應用到高溫超導領域,對YBCO超導薄膜的微細圖形進行研究,并結合超導薄膜圖形的制備和I-V曲線測試裝置的設計,實現(xiàn)YBCO超導薄膜臨界電流密度(

2、Jc)值的測量。這些研究對于高溫超導器件的制備和性能測試具有重要意義。 本研究以醋酸銅、醋酸釔、醋酸鋇和三氟乙酸為起始原料,丙烯酸(AA)為修飾劑,合成了具有感光性的YBCO/AA溶膠,通過在溶膠中添加苯酰丙酮(BzAcH)制得了具有不同感光特性的YBCO/AA/BzAcH溶膠,并采用提拉法在硅、石英和鋁酸鑭(LAO)基板上制備出兩種溶膠的凝膠膜。分別對YBCO/AA凝膠膜和YBCO/AA/BzAcH凝膠膜進行紫外、紅外光譜測試

3、,結果表明兩種凝膠膜在紫外區(qū)具有感光特性,吸收峰分別在245nm和325nm處。 利用凝膠膜的感光特性,通過紫外掩模光刻法對YBCO/AA系凝膠膜進行微細圖形化加工,發(fā)現(xiàn)采用YBCO/AA溶膠制備圖形所需曝光時間為40min,微細化最小線寬為10μm,而采用YBCO/AA/BzAcH溶膠制備圖形所需曝光時間為20min,微細化最小線寬可達2μm。通過表面輪廓儀、XRD、SEM和超導臨界轉變溫度(Tc)測試系統(tǒng)對熱處理后的薄膜圖形

4、進行性能分析,結果表明：采用YBCO/AA溶膠和YBCO/AA/BzAcH溶膠制備出的YBCO薄膜圖形均清晰、均勻、規(guī)整,與掩模負相一致；c軸取向均良好,Tc值分別為92 K和91.6 K,轉變寬度(△T)值分別為0.7 K和0.9 K。 基于四引線法原理和超導Tc測試系統(tǒng),通過配置儀器,調(diào)整線路、加載軟件,設計出超導I-V曲線的測試裝置。并結合薄膜的圖形化加工,制備出“工”字型薄膜樣品,測試樣品的I-V曲線,計算出其Jc值。該