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本论文对铁电体/氧化物超导体(BST/YPBCO)异质结进行了研究。采用磁控溅射法制备YPBCO薄膜,系统地研究了YPBCO薄膜制备工艺(沉积温度,退火温度,退火时间等)与电性能的关系。XPS分析表明YPBCO薄膜的Pr的价态为+3+4共存。制备了单相外延结构BST/YPBCO异质结,通过SEM、TEM等手段,研究了BST/YPBCO异质结的表面与界面特性。
对铁电体/氧化物超导体异质结的电场效应进行了理论分析。推导了高温超导体的电场穿透深度,以及超导电场效应变化率的表达式。对(Ba,Sr)TiO3/(Y,Pr)Ba2Cu3O7异质结的电场效应进行了初步估算。
研究了超导体的超导—正常态转变对铁电层介电极化性质的影响,发现BST/YBCO异质结在超导转变温区存在介电跃变特性。采用等效电路模型来解释BST/YBCO异质结在超导转变温区的介电跃变,推导了在超导转变温区的介电跃变特性的表达式并进行了数值模拟。制备了(铁电—超导)/超大磁电阻异质结,进一步验证了超导层电阻的变化对铁电层介电性质的影响。
对铁电体/超大磁电阻结构(BST/LSMO)异质结界面的相互作用进行了研究。采用脉冲激光沉积方法制备BST/LSMO异质结。XRD分析确定了BST/LSMO异质结的相结构与外延关系。通过SEM、TEM手段研究了BST/LSMO异质结的表面与界面特性。AES深度分析表明BST与LSMO层界面存在Mn、La元素的相互扩散。应用LGD理论讨论了BST/LSMO异质结的铁电与介电特性,通过Ⅰ-Ⅴ曲线的拟合判断确定了异质结的漏电机制。另一方面对BST/LSMO异质结在磁场下的介电特性进行了研究,发现BST/LSMO异质结存在“正磁致介电效应”。该效应与LSMO层超大磁电阻效应有直接的联系,并通过等效电路模型对正磁致介电效应进行了初步解释。