低氟mod法制备纳米颗粒掺杂的ybco超导薄膜及其性能的研究

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1、中文图书分类号：TM26密级：公开UDC：31学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：低氟MOD法制备纳米颗粒掺杂的YBCO超导薄膜及其性能的研究论文作者：仪宁学科：材料科学与工程指导教师：索红莉教授论文提交日期:2017年1月12日UDC：31单位代码：10005中文图书类分号：TM26学号：S201309050密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：低氟MOD法制备纳米颗粒掺杂的YBCO超导薄膜及其性能的研究英文题目：STUDYONTHEPREFORMANCEOFNANOPARTICLEDOPEDYBCOFILMBYLOW-FL

2、UORINEMODMETHOD论文作者：仪宁学科专业：材料科学与工程研究方向：新型功能材料申请学位：工学硕士指导教师：索红莉教授所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2016年12月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：仪宁日期：2017年1月12日关于论文使用授权的

3、说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：仪宁导师签名：日期：2017年1月12日摘要摘要钇钡铜氧（Y1Ba2Cu3O7-θ，以下简称YBCO）高温超导材料自发现以来，由于其相对于Bi系超导体在性能方面的优势，成为了该领域的研究热点。YBCO涂层导体的临界电流由涂层导体临界电流密度的大小和YBCO薄膜的厚度决定。带材的临界电流密度和YBCO薄膜的厚度越大，超导带材的临界电流就越大。为了提高YB

4、CO薄膜的载流能力，本文首先选用高钉扎效果的Zr掺杂制备了BZO/YBCO（掺杂后形成了BaZrO3，故用BZO表示）复合薄膜，并进行了膜厚和性能关系的研究，然后本文对于6%LaAlO3(LAO)掺杂的YBCO薄膜进行了初步研究，并以之为基础，研究了LaAlO3(LAO)和BaZrO3(BZO)共掺杂的YBCO复合薄膜的超导性能，获得了以下结果。本文首先利用改进后的热处理工艺(多次低温热处理+一次高温热处理)在LaAlO3基底上分别通过单次、两次、三次和四次涂覆制备了膜厚分别达200nm(单层膜)、400nm（双层膜）、600nm（三层膜）和800nm（四层膜）的BZO/YBC

5、O复合薄膜，并详细研究了BZO/YBCO复合薄膜在不同膜厚下的微观结构、表面形貌以及超导性能。结果表明：改进后的热处理工艺有效地消除了制备厚膜过程中产生的界面。BZO/YBCO复合膜在厚度不超过600nm的前提下，随着复合膜厚度的增大，其临界电流保持逐渐增加的趋势，其中，单层薄膜的Jc值最大，22达到了3.34MA/cm；三层膜的Jc值达到了1.91MA/cm，其Ic值最大，达到了每厘米带宽114.6A。其次本文通过对6%LAO掺杂的YBCO薄膜的研究发现，在自场下，26%LAO/YBCO复合薄膜的临界电流密度达到了4.1MA/cm，显示了该薄膜具有良好的超导性能。通过研究LA

6、O掺杂的YBCO薄膜的超导性能以及LAO纳米颗粒掺杂量的变化对双掺杂YBCO复合薄膜的性能的影响发现，(2%LAO+6%BZO)/YBCO、(4%LAO+6%BZO)/YBCO、(6%LAO+6%BZO)/YBCO以及(8%LAO+6%BZO)/YBCO四种薄膜的微观应力均高于纯YBCO薄膜。在自22场下，四种复合薄膜的临界电流密度分别达到了3.39MA/cm、3.48MA/cm、223.30MA/cm和2.44MA/cm，其中(4%LAO+6%BZO)/YBCO复合薄膜的临界电流密度最大，且在77K，1T时，这种双掺杂的薄膜的性能大大优于单掺杂的复合薄膜。综上所述，通过研究B

7、ZO/YBCO薄膜的厚度对薄膜临界电流的影响，以及LaAlO3和BaZrO3纳米颗粒双掺杂对(LAO+BZO)/YBCO复合薄膜性能的影响，I北京工业大学工学硕士学位论文发现厚度为600nm的三层BZO/YBCO薄膜临界电流最大；而双掺杂的(LAO+BZO)/YBCO复合薄膜中当LAO为4%、BZO为6%摩尔百分比时临界电流密度最大,且在77K，1T时，这种薄膜的场性能优于单掺杂的复合薄膜，表明通过提高薄膜的厚度和纳米颗粒双掺杂，可以有效地提高YBCO薄膜的超导性能，以满足实际应用的需要。关