铁硒碲超导薄膜的生长及其超导性能研究

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超导材料具有零电阻以及完全抗磁性的特性,在电力、交通、医疗等方面有广泛应用。超导体的发展从最早的低温超导体,到传统的铜氧化物高温超导体,随着研究的深入,对铜氧化物的探索遭遇瓶颈。铁基超导体的发现为探索超导机理,寻找新的超导材料指明了方向。铁硒碲作为铁基超导体的一种,具有最简单的晶格结构,且不含有剧毒元素。通过使用PLD生长的铁硒碲薄膜,跟块材相比具有更好的晶格结构,有助于超导性能的提高。在薄膜生长过程中,生长参数、靶材成分、衬底等都会对成膜质量产生影响。所以,本文使用不同成分的铁硒碲靶材,利用PLD系统进行铁硒碲薄膜的生长,探究生长温度、生长速度、激光能量、晶格畸变、Fe含量对铁硒碲薄膜的超导温度的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等方法测试薄膜的基本性能。为了研究磁场对铁硒碲薄膜的影响,使用物相测量系统将铁硒碲薄膜置于不同强度磁场中,测量不同磁场下的超导转变过程。主要结论如下:(1)使用不同温度、激光能量、频率生长铁硒碲薄膜,通过比较发现,在310℃的生长温度,3Hz的激光频率,585mJ的激光能量下生长的铁硒碲薄膜具有最好的超导性能。(2)在不同衬底上生长的铁硒碲薄膜有不同的晶格常数c,是由于衬底使薄膜产生晶格畸变,实验发现,晶格畸变越小,超导温度越高。和MgO衬底、STO衬底相比,STO衬底上生长一层Ce02缓冲层的综合衬底产生的晶格畸变最小,超导性能也最好。(3)铁硒碲靶材和衬底的成分存在一定的偏差,使用FeSe0.3Te0.7靶材时,超导温度最高,薄膜中的Fe元素会影响超导性能,当FexSeyTez中,x的值在1.1到1.3之间时,超导性能最好。(4)通过对铁硒碲薄膜外加不同强度的磁场,发现铁硒碲薄膜具有很高的上临界磁场,Ce02缓冲层会有效提高薄膜的上临界磁场。
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