科技成果

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成果名称: 高温超导薄膜微细图形研究

成果登记号: 9612017J0119

第一完成单位: 西安理工大学

联 系 人: 王锵

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 论文

技术领域: 新材料及其应用

应用行业: 制造业

成果简介:

    随着高温超导技术的不断发展,传统半导体电子器件的性能已不能满足当代电子信息技术的发展需求,于是,各种性能新奇超导电子器件应运而生。该研究正是为了适应这一当代高新技术发展的需要,从最基本的薄膜制备为出发点,开发更适于超导薄膜大规模产业化生产的低成本的化学溶液沉积法,进一步研究几种典型的超导/半导体氧化物的异质结构及相关器件的潜在应用前景。该研究项目属于材料科学、物理、化学以及微电子等学科的交叉研究领域。课题研究得到国家自然科学基金委员会、国家教育部等单位的资助。

    化学溶液沉积法被认为是制备YBCO薄膜最具产业化发展前景的方法。传统的含氟溶胶-凝胶法不仅热处理周期长,而且会伴随腐蚀性的HF气体的释放,环保指数较低。该研究首先从YBCO前驱体溶胶入手,研究有机官能团和金属离子之间的缔合规律,发现F元素与Ba元素形成的化合物BaF2最稳定,于是萌发了降低溶胶中的氟含量的想法,开发出了一种低氟溶胶-凝胶工艺,该方法在一定程度上减少了HF气体的释放量并缩短了热处理时间。为了制备出高性能的超导异质结,即彻底排除HF对器件中金属氧化物半导体功能层的腐蚀作用,我们又开发出了一种新型的无氟溶胶-凝胶技术,该技术通过研究热处理过程中的化学热力学规律成功解决了一般无氟工艺中BaCO3相对超导薄膜性能的致命影响问题,为制备高性能超导电子器件提供了十分有利的条件。此外,还通过化学掺杂的方法显著提高了磁场下YBCO薄膜的临界电流密度。最后,通过异质外延生长的方法制备了多种超导/铁电的异质结构,大幅度提升了原有结构器件的物理性能。以上这些研究均瞄准了国际前沿,代表着该领域的前沿研究水平,其研究结果对未来超导微电子器件及其集成化的实际应用无疑具有十分重要的意义。

    本课题共发表科技论文56篇,其中被SCI收录的有42篇,被ISTP收录10篇,被CSCD收录的有4篇,论文被引用近100次。申报发明专利13件,其中7件已获授权,其余6件已公布待授权。培养博士研究生6名,硕士研究生29人。