脉冲激光沉积制备MgB薄膜的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dadada123sasasa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自2001年秋光纯教授发现MgB2的超导性之后,超导科学迈入了一个崭新的时代。MgB2材料廉价,分布广泛,不存在弱连接,具有39K临界转变温度,可以利用制冷技术达到,而不必使用昂贵的液氦,是制作约瑟夫森器件的良好材料。而制备高质量MgB2薄膜,是成功制备超导结的前提条件。在过去的几年中人们已经发展了多种MgB2薄膜的制备方法,脉冲激光沉积(Pulse LaserDeposition,PLD)因其污染小,加热区域集中等优点,备受各国学者青睐。 本论文采用传统无压烧结方法和放电等离子烧结(SPS)方法分别制备了单质硼(B)靶和MgB2靶材,比较了两种烧结方法对靶材性能的影响。采用脉冲激光沉积技术(PLD),利用非原位和原位两种方法分别制备获得了MgB2薄膜,通过光电子能谱(XPS)分析了前驱硼膜的纯度;采用X射线衍射表征了所制备的靶材和薄膜的相成份;利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分别分析了薄膜表面形貌和表面粗糙度;通过表面轮廓仪测量了所制备的薄膜厚度;使用标准四引线法测量了薄膜的超导转变温度,通过优化工艺,最终获得了MgB2超导薄膜,并取得如下结果: 首先在单晶Al2O3基底上采用非原位方法沉积了平整的前驱硼膜,在优化的沉积工艺条件下所获的薄膜厚度为200 nm,其表面粗糙度为16.97nm。通过XPS分析薄膜中没有氧化硼,纯度较高。随后将所得的硼膜封存于具有镁块的真空石英管中,在700℃升温至950℃保温1小时获得了Tc为33.5K的MgB2薄膜。研究发现封管气氛对薄膜质量影响较小,且MgB2晶粒随着退火温度的升高和保温时间的延长而增大。原子力显微分析表明晶粒呈岛状分布,连通性不好,这是超导转变温区较宽的原因。另外采用非原位方法在金属Nb基底上制备了前驱B膜,并真空封管后退火也合成了MgB2相。经X射线衍射分析所得的薄膜为无择优取向的多晶,且粗糙度大于在单晶基底上非原位制备获得的MgB2薄膜。 采用PLD方法在单晶基底上原位制备了MgB2薄膜。为了减少薄膜中MgO的含量,优化后确定的原位双靶制备MgB2薄膜的气压为18Pa。通过SEM观察薄膜的表面较平整,晶粒细小均匀。最后将所得的原位法和非原位法制备的MgB2薄膜进行对比,通过原子力分析,结果发现原位沉积退火所获得的薄膜表面平整度较非原位法制备的薄膜高,而相比之下,本试验中采用非原位法更容易获得具有超导转变温度的MgB2薄膜。总之研究表明,非原位方法是目前条件下易于制备MgB2薄膜的方法,在优化工艺后本研究用此方法获得了Tc转变为33.5K的薄膜。下一步应当在提高初始超导转变温度Tc,超导转变宽度△Tc以及提高超导薄膜平整度方面开展工作。而原位法制备的薄膜表面更加平整,更适合于制作超导结,应该具有更好的应用前景。下一步需要解决这种方法制备薄膜中难于成相的问题,控制和优化工艺参数,提高用这种方法制备MgB2薄膜的重复性和获得具有高转变温度的薄膜。
其他文献
活性焦烟气净化技术是一种多污染物一体化脱除技术,在燃煤电站拥有广阔的应用前景,活性焦再生是其中的关键步骤之一,采用热力再生能量消耗较大,而在燃煤电站采用较低品位的热源——烟气及中低压蒸汽是一种值得探讨的方法。本文以660MW超超临界机组为例,提出分别从二级省煤器前、低温过热器前以及低温再热器前抽烟气,分别返回空预器以及炉膛冷灰斗共6种方案,其中从二级省煤器前抽烟气在低负荷下辅以4号抽汽并返回除氧器。依据烟气抽取点设计了3种再生塔加热段,校核高中低负荷下再生塔出口烟温汽温,并在各负荷下对各方案进行锅炉整体热
离心风机是燃煤电站中重要的辅机,在燃煤电站中发挥着重要的作用。选择合适的离心风机,并校核离心风机叶轮部件,对保证燃煤电站安全、高效运行具有重要意义。
  本文基于定比速下的p-Q曲线和风机相似定律进行离心风机选型。即用户给定设计参数:流量、全压和离心风机转速等,求得设计工况点的定比转速。根据比转速公式,得到模型离心风机定转速下的设计工况点定比转速p-Q曲线。找出该曲线与各类模型离心风机性能曲线的交点,该交点即实际离心风机(经模型离心风机相似变化得到)在设计工况运行时的对应工况点。选出运行在稳定工作区
核能技术在用于生产电力的同时带来的另一个显著缺点就是产生了大量的乏燃料,乏燃料数量在全球范围内正在快速增长。由于其高放射性对环境和社会存在严重危害,乏燃料的后处理成为亟待解决的问题。钠冷快堆由于其利用鈈239作为主燃料,在生产电力同时其燃料裂变反应释放快中子能够将铀238吸收并形成铀239实现核燃料的快速增殖,可以显著提升核燃料利用率来防止核资源的枯竭,从而对保护环境起到重要作用。钠冷快堆其功率密度较高,为保证其安全性和可靠性,分析事故余热排除期间其自然循环条件下的传热和流动情况具有重要的意义。
 
促进储能技术与产业的健康发展,对于提高可再生能源比例、保障能源安全、提高能源利用效率、推动能源革命具有重大的战略意义。将太阳能辅助燃煤发电系统中引入储热装置从时间和空间上解决了太阳能不稳定性与燃煤发电侧连续稳定发电的不平衡关系,进一步促进可再生能源的利用比例,加快能源改革的步伐。本文在太阳能辅助某350MW燃煤发电系统的基础上,引入储热装置,运用EBSILON软件仿真平台,构建太阳能辅助燃煤发电系统的热力系统模型进行仿真计算。
  从太阳能发电侧出发,分析太阳能辅助燃煤发电系统的热经济性影响因素及寻
随着能源和环境问题的加剧,新的节能技术也不断出现。在应对环境和能源问题的措施中,综合能源系统具有较高能源利用效率的优势,得到了普遍的应用。燃气轮机机组作为综合能源系统的常用发电模块,对整个系统的能源利用效率具有重要影响。保证燃气轮机的高效、稳定运行对综合能源系统中燃气轮机的稳定运行和优化设计都具有重要意义。
  本文以Siemens公司V94.2燃气轮机为研究对象,根据压气机、燃烧室和透平的结构特点,结合各部件的工作特性,采用模块化建模思路,建立相应的数学模型。其中压气机和透平的模型均具有非线性,因
TiO2具有独特的化学稳定性、无毒和相对较高的光催化活性等优点,是最理想的光催化剂、气体传感器和太阳能电池材料。但是TiO2材料的光谱响应范围窄、反应速度慢,以及因光生载流子复合所造成的光催化效率低的问题严重阻碍了TiO2的应用。 本论文采用液料等离子喷涂法制备了不同稀土离子(La3+、Ce3+、Y3+)掺杂的TiO2粉末,并通过TEM、XRD、UV-Vis和XPS等检测手段对制备的掺杂TiO2纳米粉末进行表征,讨论了不同掺杂浓度的样品催化降解甲基橙染料实验中的光催化活性。结合试验结果详细分析了
本研究以Al2O3/Cu复合材料为研究对象,采用外加氧化铝颗粒方式制备Al2O3/Cu复合材料。探讨了氧化物第二相粒子的尺寸、数量和分布对电弧运动特性的作用,揭示了显微组织对Al2O3/Cu复合材料耐电弧烧蚀的影响机理。经过对比研究了显微组织与材料性能的关系,进一步研究了材料在真空高电压中的电击穿现象,明确了阴极斑点运动特征和组织性能之间的关系,并对影响耐电压强度及截流值等电学性能的重要因素进行了分析。通过研究可得到以下结论: Al2O3粒子越小,材料的硬度越大,而电导率略有下降。粒子含量越高,
本文简要地概述了半导体光催化技术的原理,影响半导体光催化剂光催化性能的主要因素和半导体光催化剂的改性技术;对目前国内外多元氧化物半导体的研究进展和半导体光催化技术在环境净化方面的应用进行了较为详细地综述。在此基础上,确定了以Bi<,2>WO<,6>光催化体系作为研究对象,旨在通过新的合成方法或合成原料,来优化控制Bi<,2>WO<,6>的形貌,并探究其光催化降解有机物的性能,为可见光响应Bi<,2>WO<,6>光催化剂的理论研究和实际应用提供指导。 本文通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(
坩埚移动式喷射沉积技术作为一种先进的材料制备新技术,在制备大尺寸合金及金属基材料方面具有显著的优越性。然而喷射沉积坯料通常存在一定数量的孔隙,颗粒表面存在一定数量的氧化膜,颗粒之间未能完成良好的冶金结合状态。因些需要致密化和塑性变形才能获得理想的组织和性能。楔形压制是一种新型的压制工艺,即通过局部变形、多道次小变形累积实现大变形的致密化加工方法。本文在恒温楔压的基础上引入温度梯度,很好的解决了恒温楔压时高向变形不完全的问题,大大减化了工艺流程,本文主要对比研究了恒温楔压与梯温楔压两种加工工艺对SiC/70
钇钡铜氧YBa2Cu3O7-δ(YBCO)被认为是最有应用前景的高温超导材料,自1987年YBCO被发现以来,人们除了在高温超导理论方面进行了大量探讨以外,在粉体、薄膜、块材以及涂层等的制备方法方面也进行了大量研究,但由于YBCO成份复杂,具有导电的各向异性,又难以形成大块单晶,无论是块材还是薄膜,都要制成特定取向的织构,导致材料制备难度增大、成本过高,难以适应产业化应用需求。因此探讨一种廉价的化学制备方法及其形成机理具有重要的理论意义和实用价值。 本研究以含钇、含钡、含铜的金属无机盐为出发原料