鉈系高溫超導(dǎo)薄膜及約瑟夫森結(jié)研究.pdf

1、蛇系高溫超導(dǎo)薄膜及約瑟夫森結(jié)研究摘要本論文的主要工作是研究和完善佗系高溫超導(dǎo)薄膜的制備工藝，研究佗系高溫超導(dǎo)薄膜結(jié)晶過程的規(guī)律，深入了解和認識各種因素對佗系高溫超導(dǎo)薄膜晶體結(jié)構(gòu)及超導(dǎo)電性的影響。在此荃礎(chǔ)上，初步研究了佗系高溫超導(dǎo)薄膜本征約瑟夫森結(jié)的制作_f藝及其基本特性。用異位三步法在LaAI0(001)襯底上制備出了高質(zhì)量的T12Ba2CaCu20(TI2212)和TIBa2CaCu20(Tl1212)高溫超導(dǎo)外延薄膜。在此基礎(chǔ)上研究

2、了雙面T12212薄膜的制備l藝，采用雙陪燒靶退火已經(jīng)制備出具有良好超導(dǎo)電性和均勻性的科7mm雙面T12212薄膜。對不同退火條件下生一長的T12212薄膜品體結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性進行了研究.不同的退火條件將直接影響薄膜的結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)電性，足夠高的退火溫度和足夠長的退火時間是獲得高質(zhì)量T12212薄膜的必要條件。固定退火時間，改變退火溫度，使30mu厚Tl2Ba2CaCu20薄膜處于不同的結(jié)品階段，研究了其結(jié)晶的過程。深入研究了厚度對TI221

3、2薄膜結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的影響，在國際上率先制各出了厚度小于50mn并具有良好結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的超薄T12212薄膜。對于厚度小于300mn的TI2212薄膜，實驗表明膜越厚結(jié)晶越好，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和臨界電流密度也越高。對于厚度大于20nm的樣品均可獲得較高的T和J.其品體結(jié)構(gòu)和形貌也較為完推。厚度小于20nm的樣品T明顯減小，品體結(jié)構(gòu)不完招，表面結(jié)品不能連接成片。實驗數(shù)據(jù)表明20nm是TI2212薄膜獲得完鞍結(jié)構(gòu)與較高超導(dǎo)電性的臨界厚度。采用

4、低溫退火改變T11212薄膜的氧含量，深入研究了氧含量對T11212薄膜特性的影響。XRD測試表明，改變氧含量對TI1212主相結(jié)構(gòu)無明顯影響。SEM測試表明適當?shù)牡蜏赝嘶鹛幚韺?dǎo)致薄膜表面形貌明顯更加平滑致密。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和臨界電流密度測試結(jié)果表明適當改變氧含量可以提高薄膜超導(dǎo)電性，T11212薄膜T最高可達100KJc(77KOT)最高達1.85XlOIACm2，均高于以往報道的指標。我們還研究了利用斜切襯底生長的TI2212薄膜制備

5、本征約瑟夫森結(jié)的_」二藝及其基本特性。通過改進工藝，采用AiAiJ蝕可以得到尺寸小于3WmX3um并具有良好線條一致性的微橋，從而獲得串聯(lián)的約瑟夫森結(jié)陣列。對樣品的電阻率各向異性特性進行了觀測。在77K一卜可以獲得相位穩(wěn)定鎖定且沒有多分支結(jié)構(gòu)的SIS類型I一特性曲線還可獲得沒有回滯的類似單結(jié)特性的IN曲線。臨界電流隨溫度的變化符合AmbegaokaoBaratof關(guān)系，證明結(jié)陣列中確實是SIS類型的約瑟夫森禍合。對結(jié)陣列的交流特性進行了

6、初步觀測。關(guān)健詞:落表涼旅留孕灌摸Tl2Ba2CaCu207Ba2CaCU20本f_K丈灤者應(yīng)，本&廿關(guān)浦男蛇系高溫超導(dǎo)薄膜及約瑟夫森結(jié)研究ThefabricationtechniquesandbasiccharacteristicsofintrinsicJosephsonjunctionsbasedontheanisotropiclayeredT12212thinfilmsgrownontiltedSrTi03(001)substra

7、teswereinvestigated.Microbridgeswithexcellentuniformityoflinesandsmallerthan3pmx31tmwerefabricatedbyAt“etchingthenaseriesofintrinsicJosephsonjunctionscouldbeobtained.Anisotropicresistivityofthesesampleswasdetermined.Exam

8、inationofdoefectsat77KindicatedthatsinglebranchIVcurveswhichwereconsistentwithIVcharacteristicsofSISjunctionscouldbeobserved.NonhystereticIVcurvewhichwassimilartotheIVcharacteristicofsingleJosephsonjunctioncouldalsobeexa

9、mined.TherewasexcellentmatchingbetweenthekTcharacteristicofourjunctionsandAmbegaokaoBaratofrelationofSISjunctionswhichdemonstratedthattherewasunambiguousSISkindofJosephsoncouplinginthesejunctions.Primaryexperimentsofacef