石墨烯-YBCO異質(zhì)結(jié)的制備及電學(xué)輸運(yùn)特性研究.pdf

1、石墨烯因其獨(dú)特的二維晶體結(jié)構(gòu)和電學(xué)特性吸引了世界各地學(xué)者進(jìn)行深入的探索研究。石墨烯的超導(dǎo)近鄰效應(yīng)首先是在石墨烯/Al異質(zhì)結(jié)中觀測(cè)到的，隨后，關(guān)于石墨烯與超導(dǎo)材料例如W，Pb，Nb，ReW和NbN等的接觸研究得到了關(guān)注。然而，這些研究工作所用的電極均為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)較低的傳統(tǒng)超導(dǎo)材料，它們的Tc通常低于15K，只有在溫度低于2K時(shí)才可觀測(cè)到石墨烯中的超導(dǎo)電流，如此低的溫度為研究工作帶來(lái)困難。因此，尋找轉(zhuǎn)變溫度較高的高溫超導(dǎo)材料并與石

2、墨烯形成接觸觀測(cè)近鄰效應(yīng)，可為石墨烯與高溫超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)的研究提供研究基礎(chǔ)。
　　到目前為止，關(guān)于石墨烯與YBCO等高溫超導(dǎo)材料的研究還沒(méi)有文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道。與傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)材料不同，各向異性的高溫超導(dǎo)材料中的超導(dǎo)近鄰效應(yīng)強(qiáng)烈的依賴于超導(dǎo)材料表面N-S面的晶體取向，沿a-b面的超導(dǎo)電流的滲透深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于c軸方向（垂直于a-b面）。因此，從科學(xué)研究的角度講，對(duì)石墨烯/YBCO異質(zhì)結(jié)的研究是具有重大意義。另外，證實(shí)石墨烯/YBCO異質(zhì)結(jié)中存在

3、超導(dǎo)近鄰效應(yīng)也可促進(jìn)如SQUID等新型高溫超導(dǎo)器件的發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大石墨烯的應(yīng)用前景。
　　本文中，首先介紹了實(shí)驗(yàn)中用化學(xué)氣相沉積的方法在Cu箔表面制備出石墨烯薄膜，詳細(xì)描述了濕法刻蝕金屬襯底實(shí)現(xiàn)薄膜轉(zhuǎn)移的技術(shù)，并用光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡和拉曼光譜及電學(xué)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)石墨烯的基本物理特性和電學(xué)特性做了表征。
　　然后，介紹了高溫超導(dǎo)材料YBCO薄膜的制備方法，結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)摸索出一套最優(yōu)化參數(shù)，成功地在單晶TiSrO3(100)

4、表面用PLD方法制備出高質(zhì)量YBCO薄膜;詳細(xì)描述了石墨烯/YBCO異質(zhì)結(jié)器件制備的工藝流程，并介紹了器件的電學(xué)輸運(yùn)測(cè)試系統(tǒng)。
　　再次，我們對(duì)本實(shí)驗(yàn)中的YBCO hall bar做了測(cè)試，以證明超導(dǎo)器件的超導(dǎo)電性，然后測(cè)量了石墨烯/YBCO hall bar異質(zhì)結(jié)中的超導(dǎo)近鄰效應(yīng)。結(jié)果表明，YBCO薄膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度范圍為85～95K，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下，異質(zhì)結(jié)的微分電阻隨偏置電流的增加從非零電阻變?yōu)榱汶娮?，表明有Cooper對(duì)