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釔鋇銅氧超導體中氧的擴散行為
Thesis

釔鋇銅氧超導體中氧的擴散行為

王嘉隆
Masters, National Tsing Hua University
1990

Abstract

在一般的高溫超導的氧化物中氧的含量是個極重要的參數,超導體的導電性、臨界溫度、磁性及晶體結構等主要性質都直接受到氧含量的控制,所以氧含量是決定性的關鍵,雖然高濕超導體其超導性的機制至目前尚未十分清楚,但一般相信是由於氧的緣故因此對於超導體中氧的擴散行為的探討不但有助於製作性質較好的超導體也可能對其超導性的來源有更進一步的瞭解。本文主要針對釔鋇銅氧的塊材進行研究其中有三片膜材進行測試,一片是較薄的膜材厚度約為500A,另二片是較厚的膜材厚度約為2000A ,且其中有一片是C 軸均垂直基片,另一片的排列則較不規則,因為釔鋇銅氧中的氧會在350℃ 以上的環境中進行擴散的運動,在實驗中,所有的樣品均被加熱至400℃ 上的高濕,然後改變基環境以控制氧擴散的方向,若在真空中燃燒,樣品內的氧就會滲入(out-diffusion) 出來;反之,在純氧中燃燒則周圍的氧就會滲入(indiffusion) 樣品內,本實驗利用樣品在各種溫度下進行等溫擴滲及滲入過程中測量其導電性的變化以偵測其氧的擴散行為。實驗的結果顯示在擴滲過程中( 除了剛開始的階段 )電阻呈線性的增加,所以認為氧是由顆粒(grain) 的表面均勻且等速率地從樣品中擴滲到外界。由實驗的結果計算樣品的activation energy ,得出膜材約為0.5 eV,塊材約為0.8eV ,因為實驗的準確度並不是很高,我們不認為塊材和膜材的activation energy 有很大的差異,但在比較B /R 時顯示塊材的顆粒面積大於膜材,而較不規則的膜材又大於較規則的膜材。然而在滲入的過程中,在剛開始的階段電阻下降地相當快,之後電阻的變化率隨時間而減小,所以認為氧是由樣品的表面逐漸入內部, 以致於一開始樣品的表面層很快被氧化形成導電性較好的導電層而使得電阻率迅速下降, 但當氧化層增厚時得氧增厚時使得氧滲入樣品的內佈更加不容易, 所以電阻的變化率也越來越小。總之,在擴滲過程中,整個樣品的氧濃度是均勻的變化而且擴滲是由顆粒表面控制使速率不隨本身的氧含量多少而變,但在滲入過程中,由於氧濃度不均勻( 表面大於內部 )使得滲入速率會隨氧含量而變。#50008869.abs#50008869.abs

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