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简论外延Bi2212超导薄膜制备与ab面内织构特性

收藏本文 2024-02-28 点赞:9394 浏览:34590 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:Bi系超导薄膜材料具有比如表面积大,缺陷密度高,组织经常处于亚稳状态,性能对结晶参数非常敏感及影响晶体取向的因素非常复杂等特点,加之高质量的薄膜生长对制备工艺及设备的要求很高等方面的限制,因而在如何选用适当的策略和工艺参数在Bi系超导薄膜制备中诱导合理的织构分布,进而在结晶历程中人为地制约晶体取向以及认识织构对薄膜性能的影响规律等,仍是目前的探讨难点。所以正确的浅析Bi系超导薄膜的织构特性,成为进一步处理制约晶体取向的重要前提。EBSD织构测试技术使得在观察样品组织形貌的同时进行晶体学取向浅析得到实现,同时能让显微组织与晶体学信息关联,是快速而准确的进行材料织构测量的强有力浅析工具。目前在冶金、材料加工等领域已被广‘泛运用。然而其在Bi-2212超导薄膜方面的运用以及探讨还尚未开展。本论文运用EBSD技术,着眼于Bi-2212超导薄膜ab面内的织构特性进行了相关的探讨工作。具体探讨内容如下:1.首先利用了分子束外延策略分别在MgO和STO两种衬底上制备Bi-2212超导薄膜。细致探讨了成分、衬底温度和臭氧分压、沉积速率等对Bi-2212薄膜成相的影响。2.利用了EBSD技术对两种样品分别进行测试,通过EBSD生成的SEM照片、图像质量图、相分布图的浅析了解到,在MgO(100)单晶衬底上外延生长的Bi-2212薄膜,由于衬底材料与超导薄膜的错配度较高,薄膜在生长历程中产生的应力仍然有着于样品上。当选用错配度较低的STO衬底作为基片时,应力基本消除,菊池花样识别率高。同时通过样品的极图、反极图简单浅析了样品在c轴方向和ab轴方向的取向。说明了样品是沿着c轴外延生长,这是由于薄膜的生长方式决定的。然而在ab轴向上,以MgO为衬底制备的样品虽然能看到一定得织构特性,但是不显著。以STO为衬底获得的样品织构特性显著。关键词:分子束外延论文Bi-2212论文薄膜论文EBSD论文织构论文应力论文

    摘要5-6

    Abstract6-11

    第1章 绪论11-21

    1.1 课题探讨的背景11-12

    1.2 高温超导薄膜进展与运用12-16

    1.2.1 超导材料的进展历程12-14

    1.2.2 超导薄膜的兴起与运用14-15

    1.2.3 高温超导薄膜的探讨进展15-16

    1.3 Bi系超导薄膜的结构与性能16-19

    1.4 超导薄膜织构的探讨近况19

    1.5 本论文探讨的内容、目的及作用19-21

    第2章 基本原理与探讨策略21-31

    2.1 织构的定义及其类型21

    2.2 织构的表示策略21-23

    2.2.1 晶体学指数表示法22

    2.2.2 直接极图表示法22

    2.2.3 反极图表示法22-23

    2.3 X射线衍射仪(XRD)的工作原理23-24

    2.4 电镜(SEM)工作原理24-25

    2.5 EBSD取向测试技术原理25-27

    2.6 EBSD技术的运用27-28

    2.6.1 晶粒取向浅析27

    2.6.2 微织构浅析27

    2.6.3 物相浅析27

    2.6.4 应变浅析27-28

    2.6.5 晶粒尺寸和性质浅析28

    2.7 EBSD技术的相关基础28-31

    2.7.1 晶体学基础28-30

    2.7.1.1 对称性28-29

    2.7.1.2 晶体结构29

    2.7.1.3 原子占位和等效点系29-30

    2.7.2 晶体取向的描述30-31

    2.7.2.1 坐标系的转换30

    2.7.2.2 取向矩阵的欧拉角表示30-31

    第3章 Bi-2212超导薄膜的制备31-45

    3.1 实验用品及仪器31-32

    3.2 薄膜的制备策略32-33

    3.3 实验结果与讨论33-43

    3.3.1 成分对Bi-2212薄膜的影响33-34

    3.3.2 衬底的温度对Bi-2212薄膜的影响34-37

    3.3.3 高浓度重氧的制备与重氧分压的选择37-40

    3.3.4 衬底的材料选择40-42

    3.3.5 沉积速率42-43

    3.4 本章小结43-45

    第4章 Bi系薄膜织构特性的EBSD浅析45-62

    4.1 实验参数的设定45-47

    4.1.1 EBSD的分辨率的调整46-47

    4.1.2 菊池花样图像处理47

    4.1.3 EBSD自动取向成像技术47

    4.2 MgO衬底上生长的Bi-2212超导薄膜的测试47-54

    4.3 STO衬底上生长的Bi-2212超导薄膜的测试54-59

    4.4 讨论59-62

    第5章 结论与展望62-63

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