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强电用超导材料的发展现状与展望 被引量：4
1
作者 张平祥 闫果 +4 位作者 冯建情 马衍伟 朱佳敏 陶伯万 蔡传兵 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2023年第1期60-67,共8页
超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。在强电应用领域,使用超导材料可以实现常规技术无法实现的超强磁场、大容量储能等诸多颠覆性技术,因此,强电用超导材料制备技术一直是国际高技术竞争... 超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。在强电应用领域,使用超导材料可以实现常规技术无法实现的超强磁场、大容量储能等诸多颠覆性技术,因此,强电用超导材料制备技术一直是国际高技术竞争前沿。本文通过梳理国内外强电用超导材料及其制备技术的发展现状,系统分析和阐明了包括低温超导材料NbTi、Nb_(3)Sn和高温超导材料YBCO涂层导体、Bi-2223带材、Bi-2212线材以及MgB_(2)线材等实用化超导材料在强电应用领域的发展趋势。分析我国强电用超导材料发展存在的问题,我国需要以开发出面向不同强电应用需求的高性能超导材料体系为基础,实现超导材料和强电应用产品的协同发展,推动强电用超导材料制备技术和应用技术的创新水平提升和产业化规模。研究建议,通过国家层面组织“产学研用”联合攻关,实现低温超导材料产业升级,突破高温超导材料批量化制备关键技术的发展思路,实现强电用超导材料的快速发展和应用。 展开更多
关键词 低温超导材料 高温超导材料 超导线带材 制备技术
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原子层热电堆热流传感器研制及其性能测试 被引量：4
2
作者 杨凯 朱涛 +4 位作者 王雄 陶伯万 朱新新 王辉 杨庆涛 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期86-91,共6页
针对高超声速风洞试验中对高频热流脉动的测试需求,研制了一种基于横向热电效应的原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile,ALTP)热流传感器。利用弧光灯热流传感器标定系统对其进行静态标定,获得ALTP热流传感器的灵敏度系数约为8.24μV/(... 针对高超声速风洞试验中对高频热流脉动的测试需求,研制了一种基于横向热电效应的原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile,ALTP)热流传感器。利用弧光灯热流传感器标定系统对其进行静态标定,获得ALTP热流传感器的灵敏度系数约为8.24μV/(kW·m^-2),优于国外同尺寸敏感元件的ALTP热流传感器6.90μV/(kW·m^-2)的灵敏度系数;利用激波风洞试验,并通过与薄膜热电阻热流传感器对比,初步获得ALTP热流传感器的响应时间上限,响应时间小于0.20μs。 展开更多
关键词 原子层热电堆 热流传感器 标定 灵敏度系数 响应时间 激波风洞 横向塞贝克效应
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MOCVD技术在MgO基底沉积YBCO薄膜缓冲层LaMnO_(3)研究
3
作者 陈建华 王其琛 +4 位作者 夏钰东 赵睿鹏 欧凯 王维 陶伯万 《低温与超导》 CAS 北大核心 2024年第2期22-31,共10页
在MgO基底使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法直接制备YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)会出现MgO和YBCO晶格失配较大的问题,从而影响薄膜的生长和超导器件的制备。缓冲层的引入是一种可靠的解决手段。本文基于MOCVD技术,在MgO基底上生长LaMnO_(3... 在MgO基底使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法直接制备YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)会出现MgO和YBCO晶格失配较大的问题,从而影响薄膜的生长和超导器件的制备。缓冲层的引入是一种可靠的解决手段。本文基于MOCVD技术,在MgO基底上生长LaMnO_(3)缓冲层,用以解决YBCO薄膜混合生长模式的问题,并通过改变MOCVD系统的氧气流量和沉积温度等沉积参数,采用如XRD,SEM,AFM等多种分析测试方法研究LMO缓冲层的结构取向和表面形貌。结果表明:当沉积温度为800℃,氧气流量为1000 sccm时,所制备的LMO缓冲层的结构取向最佳,缓冲层上生长的YBCO薄膜Ф扫描曲线出现四个相距90°的独立尖峰,YBCO在LMO缓冲层上只有一种生长方向,LMO缓冲层能够解决YBCO在MgO衬底上混合生长模式的问题,从而提高YBCO薄膜质量和性能。 展开更多
关键词 MOCVD YBCO LaMnO_(3) 缓冲层
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3英寸双面YBCO薄膜的MOCVD制备研究
4
作者 王其琛 夏钰东 +2 位作者 赵睿鹏 曾成 陶伯万 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2023年第12期1411-1415,共5页
制备大面积双面YBCO超导薄膜有助于器件集成的发展。基于自研金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在3英寸铝酸镧基片上制备了性能优异的YBCO超导薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)表征了薄膜表面形貌和厚度,结果显示薄膜双面形貌一致,薄膜表... 制备大面积双面YBCO超导薄膜有助于器件集成的发展。基于自研金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在3英寸铝酸镧基片上制备了性能优异的YBCO超导薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)表征了薄膜表面形貌和厚度,结果显示薄膜双面形貌一致,薄膜表面大部分平整,有少量孔洞。双面厚度接近,分别为533 nm和565 nm。X射线衍射(XRD)测试结果表明在大面积薄膜上成分分布均匀,除了(400)-Y_(2)O_(3)和LAO基片衍射峰以外,只存在尖锐的(00l)-YBCO衍射峰,薄膜双面面外扫描半峰宽低于0.3°,面内扫描半峰宽低于0.944°且仅有四个相距90°的独立尖峰,说明薄膜沿基片外延质量好。在77 K温度下分布式临界电流密度(Jc)测试结果表明薄膜具有良好载流能力,双面Jc>2.4 MA/cm^(2),面内均匀性和双面一致性高。在77 K,10 GHz的条件下,使用蓝宝石谐振器测试得到薄膜的微波表面电阻(Rs)为0.188 mΩ。结果表明自研MOCVD系统能够制备高质量、大面积的YBCO高温超导薄膜。 展开更多
关键词 MOCVD 铝酸镧 高温超导薄膜 YBCO
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柔性基底上原子层热电堆热流敏感薄膜制备研究
5
作者 夏涛 赵睿鹏 +2 位作者 陈曦 李禛哲 陶伯万 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期9018-9024,共7页
针对航空航天高温异构件表面高频热流信号测量难题,提出了一种柔性原子层热电堆热流传感器的解决方案。以镍基合金柔性基带为衬底,通过倾斜基底沉积技术(ISD)生长出了具有倾斜织构的MgO薄膜,并在其上以金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD... 针对航空航天高温异构件表面高频热流信号测量难题,提出了一种柔性原子层热电堆热流传感器的解决方案。以镍基合金柔性基带为衬底,通过倾斜基底沉积技术(ISD)生长出了具有倾斜织构的MgO薄膜,并在其上以金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)成功外延生长出了倾斜且织构良好的YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)(YBCO)热电薄膜。利用脉冲激光对其热电性能进行了测试,其响应时间达到196 ns。 展开更多
关键词 柔性衬底 倾斜取向 原子层热电堆 热流传感器 YBCO薄膜
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窄流道式MOCVD制备YGBCO超导层研究 被引量：1
6
作者 苟继涛 赵睿鹏 +3 位作者 徐一鲡 贺冠园 陈然 陶伯万 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期466-471,共6页
金属有机化学气相沉积能连续、快速的沉积高温超导带材YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导层。但金属有机源的利用率与薄膜沉积速率以及沉积一致性难以兼顾,制备YBCO高温超导带材的成本居高不下。本文提出了一种新的窄流道式反应室以改进薄膜沉积的... 金属有机化学气相沉积能连续、快速的沉积高温超导带材YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导层。但金属有机源的利用率与薄膜沉积速率以及沉积一致性难以兼顾,制备YBCO高温超导带材的成本居高不下。本文提出了一种新的窄流道式反应室以改进薄膜沉积的一致性。在200 mm长度腔体中沉积的280 nm厚的Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x薄膜Jc分布在3.2~3.5 MA/cm2(77 K,0 T),面外、面内半高宽值分别在1.39°~1.49°和1.88°~2.13°,表面平整致密。YBCO薄膜良好的一致性表明该窄流道反应室对制备YBa2Cu3O7-x超导带材有好的实用性。 展开更多
关键词 窄流道 金属有机化学气相沉积 YBA2CU3O7-X 高温超导带材
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沉积速率对MOCVD-Y(Gd)BCO超导薄膜结构与性能的影响研究
7
作者 杨帆 赵睿鹏 +2 位作者 陈曦 黄涛 陶伯万 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期788-794,共7页
第二代高温超导带材制备中提升超导层的沉积速率有助于降低带材成本。本文基于自主设计的MOCVD系统在LaMnO_(3)/epi-MgO/IBAD-MgO/Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)/哈氏合金模板基带上沉积Y(Gd)BCO高温超导薄膜。通过改变前驱体进液速率实现沉... 第二代高温超导带材制备中提升超导层的沉积速率有助于降低带材成本。本文基于自主设计的MOCVD系统在LaMnO_(3)/epi-MgO/IBAD-MgO/Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)/哈氏合金模板基带上沉积Y(Gd)BCO高温超导薄膜。通过改变前驱体进液速率实现沉积速率的调控,采用多种分析测试方法研究Gd_(0.5)Y_(0.5)Ba_(2)Cu_(3)O_(7)-δ(Y(Gd)BCO)薄膜结构与性能。在加热温度和气氛等工艺条件保持不变的前提下,调节沉积速率为520 nm/min时,制备得到约250 nm厚的Y(Gd)BCO超导层结构性能良好,在0 T,77 K的条件下,临界电流密度(J_(c))可达到3.5 MA/cm^(2),临界电流(I_(c))为89 A/cm,面内、面外半高宽值分别为2.36°和1.69°。即使提高沉积速率到1000 nm/min,虽然Y(Gd)BCO薄膜表面出现了a轴晶粒,但是Jc仍能保持在一个较优的水平。实验结果表明,MOCVD方法可以实现高温超导薄膜的高速率沉积。 展开更多
关键词 高温超导带材 Y(Gd)BCO MOCVD 沉积速率
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YBCO高温超导带材熔融行为研究
8
作者 徐一鲡 赵睿鹏 +1 位作者 苟继涛 陶伯万 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期50-55,共6页
对于第二代高温超导带材,超导接头的实现与超导层的直接熔融互连有关。为了研究YBa2Cu3O7-x(YBCO)高温超导带材在热处理时的熔融行为,在真空下对一段梯形的YBCO带材通电使其形成不同的温区,通过不同的测试手段研究薄膜经过热处理后成分... 对于第二代高温超导带材,超导接头的实现与超导层的直接熔融互连有关。为了研究YBa2Cu3O7-x(YBCO)高温超导带材在热处理时的熔融行为,在真空下对一段梯形的YBCO带材通电使其形成不同的温区,通过不同的测试手段研究薄膜经过热处理后成分、结构以及超导性能的变化。结果表明YBCO超导层在经过一个合适的温度和4h的氧气退火处理后,能够恢复或部分恢复其超导性能。经分析认为此过程中超导薄膜能够恢复超导性能的原因是Y123相没有分解。但是,如果热处理温度过高会导致Y123相分解为Y211相和钡铜氧化物,这种相变会导致超导性能无法恢复。 展开更多
关键词 YBCO 高温超导带材 热处理 熔融
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