Abstract
自熔融態成長氧化物超導膜材, 經常需要使用坩堝來裝盛而增加坩堝污染氧化物超導膜材的機會, 本研究改以無坩堝熔融液相成長法來成長超導膜材, 以氧化鋁多晶/ 單晶基板或(100) 氧化鎂單晶基板, 當作熔融胚體的基座, 藉重力的影響在基板上形成超導膜材, 為了防止基板與熔融液的反應, 增加超導相異質成核成長的位置及環境,在基板上分別被覆一層(或複合)緩衝層來杜絕其間的反應及增加超導膜材之(OOL) 優生方向性程度(DPO) 。以無坩堝熔融液相成長法成長YBazCu3O7-y(1237相) 超導膜材在以噴霧熱裂解法被覆2115緩衝層鍍鉑氧化鋁多晶基板上, 其DPO 值不僅可達到98% 以上, 其TC-zero=65K,超導電性之產生主要是2115緩衝層減少大量助融劑, 增加1237相成核的環境及提供較多釔元素增加1237相成長形成高DPO 之超導膜材, 其超導晶粒之間連接性大為提高。釔系超導膜材成長在被覆有2115緩衝層之(100) 氧化鎂單晶基板上, 可獲得最佳超導電性, 其DPO 達99% 以上, Tc-zero=74k 且Jc=2×105A/cm2( 在10K,零外加磁場條件下) 。形成最佳超導電性之原因是氧化鎂對釔系超導膜材有較低的界而反應及較小平均熱膨脹系數之差異。添加銀在熔融液中, 增加1237相成核成長的阻礙, 降低釔系膜材之超導電性。(Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O超導膜材能成功的以無坩堝熔融液相成長法成長在裸氧化鎂單晶基板上, 其BizSrzCaCuzOb(2212相) 超導相之形成, 仍需長期退火熱處理,(100)氧化鎂單晶基板之緩衝層影響鉍系超導膜材之微結構, (OOL) 優生方向性程度及超導電性。所用之緩衝層有以噴霧熱裂解法制備的鉑緩衝層。熔融胚體之成份配方影響形成鉍系膜材之熔融溫度、化學計量比組成及超導電性。添加銀在熔融液中所形成鉍系膜材反而增加BizSrzCuO6(2201 相) 之穩定性, 形成半導電性之鉍系膜材。在0223緩衝層上可形成DPO=86% 之最佳超導電性鉍系超導膜材, 其Tc-onset=105K,Tc-zero=70K 以上, 且Jc=5×105A/cm2( 在10K,零外加磁場條件下) 。氫氧焰熔融Bi1•B4Pb0•35Sr1•91Ca2z•03Cu3•06Oy胚體在純銀、銅及鎳金屬線上可形成具超導電性之鉍系氧化層, 其Tc-onset/Tc-zero值分別是銀線95K/82K,銅線93K/78K,鎳線85K/30K。 在鉑線上成長的鉍系線材僅有Tc-onset=60k, 沒有Tc-zero 值。從微結構及界面的研究可證實鉍系氧化層與鉑或鎳金屬, 有嚴重界而反應, 尤其前者更有PtB(Ca+Sr)5Cu7z0新相生成, 使得鉍系氧化層之超導電性降低。成長在銀線上之鉍系氧化層有好的界面接合性, 低的界面反應, 最佳的結晶性及超導電性, 其Jc=20000A/cm2(在10K,零外加磁場條件下) 。