铊系高温超导薄膜生长及其微波非线性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51002081
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    季鲁
  • 依托单位：
    南开大学
  • 学科分类：
    E0209.无机非金属类高温超导与磁性材料
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

TlBa2Ca2Cu3O9 (Tl-1223)超导体的单一Tl-O层晶体结构，使其具有很强的磁通钉扎，在磁场下超导性能可以与YBCO(超导转变温度88K)材料相媲美，而且它具有更高的超导转变温度（110K），因此在强电领域和弱电领域中，都具有广阔的应用前景。.本项目对非元素掺杂Tl-1223薄膜的生长制备进行研究，运用磁控溅射和二次后退火法，将Tl-1212相作为中间相，来得到高相纯度的Tl-1223超导薄膜。对影响Tl-1223超导薄膜生长的热处理温度、时间等因素进行系统深入的研究，并在上述基础上研制出实用大面积Tl-1223超导薄膜。.本项目另一任务是针对高温超导薄膜微波应用中出现的非线性效应进行研究，为提高超导薄膜及器件的微波性能，对不同晶体结构Tl系高温超导薄膜器件的微波功率承载能力和三阶互调进行研究比较。此研究对探索高温超导薄膜的微波非线性机理具有现实意义。

结项摘要

本项目解决了非掺杂Tl-1223高温超导（HTS）薄膜制备过程中的纯度问题。研究首先利用磁控溅射和后退火的方法，先制备Tl-1212中间相薄膜，再第二次高温退火转变为Tl-1223超导薄膜，实现了非掺杂Tl-1223薄膜的制备。在此基础上，我们又首次提出了利用Tl-2223相中间薄膜来转化Tl-1223超导薄膜。Tl-2223相的出现会抑制Tl-1212相产生，同时高温下Tl-2223相很容易分解为Tl-1223相。利用该方法，我们分别在氧气和氩气条件下成功制备了超导特性较好的Tl-1223薄膜。在氧气条件下得到的Tl-1223薄膜，其临界转变温度Tc为110K，临界电流密度Jc（77K，0T）为1.5MA/cm2。在氩气条件下得到的Tl-1223薄膜，其Tc为107-108K， Jc（77K，0T） 大于3MA/cm2。并且在氩气条件下完成了面积为一英寸LaAlO3衬底上Tl-1223薄膜的制备。项目利用纳米颗粒修饰衬底提高Tl-2212薄膜的临界电流密度。在LaAlO3衬底上交流磁控溅射生长CeO2纳米颗粒或Ce和Ag纳米颗粒，通过这些纳米颗粒在薄膜和衬底表面形成的晶格缺陷，提升薄膜磁通钉扎强度。以100nm厚Tl-2212薄膜为例， 0.5T， 77K时，带有CeO2纳米颗粒的Tl-2212薄膜Jc高出普通Tl-2212超导薄膜10倍。为了提高Tl-2212超导薄膜的微波领域应用，我们系统研究了Tl-2212超导薄膜的结晶和超导特性随厚度变化的规律。总结出在氩气条件下制备厚度从0.1µm至2.8µm的Tl-2212薄膜生长规律，1.8µm厚Tl-2212超导薄膜Jc仍可以超过1MA/cm2。该研究有关厚膜的结论也为大功率超导滤波器制备过程中Tl-2212超导薄膜的选取打下了研究基础。本项目还完成在Tl-2212超导薄膜上制作工作在C波段的三阶切比雪夫滤波器带通滤波器并进行微波测试，滤波器中心频率4GHz，带宽为80MHz。经测试该滤波器在93K时基本可以满足一般工程需要，90K时处于稳定状态。采用相同的工艺，我们在Tl-2223超导薄膜上也完成了高温超导滤波器的制作。虽然在100K以上温区滤波器的S21曲线较好，受刻蚀仪器精度的影响，滤波器的插入损耗较大，实验仍然需要进一步完善。我们还提出了两种新型的准分形结构谐振器结构，设计出工作性能优越的高温超导多工器

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Millimeter-wave induced sloping step in Tl2Ba2CaCu2O8 misaligned thin film
Tl2Ba2CaCu2O8 未对准薄膜中的毫米波诱发倾斜台阶
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Physica C-Superconductivity and Its Applications
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Wang; P.;Xie; W.;Hu; L.;Liu; X.;Zhao; X. J.;Zhang; X.;Ji; L.;He; M.;Yan; S. L.
  • 通讯作者：
    S. L.
多层高温超导薄膜研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    低温与超导
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高晓昕;季鲁;葛德勇;赵新杰;何明;张旭;宋峰;李伟
  • 通讯作者：
    李伟
Influence of substrate on coupling of high temperature superconducting Josephson junction arrays
衬底对高温超导约瑟夫森结阵列耦合的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Physica C-Superconductivity and Its Applications
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    S L YAN;ZH WANG;B FAN;W XIE;W LIU;X J ZHAO;X ZHANG;L JI;M HE
  • 通讯作者：
    M HE
Compact design of high-temperature superconducting duplexer and triplexer for satellite communications
卫星通信用高温超导双工器和三工器的紧凑设计
  • DOI：
    10.1088/0953-2048/25/10/105005
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Superconductor Science and Technology
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Zhang; Xu;He; Ming;Ji; Lu;Zhao; Xinjie;Fang; Lan;Yan; Shaolin
  • 通讯作者：
    Shaolin
Coupling of a Tl2Ba2CaCu2O8 Thin Film Intrinsic Josephson Junction and a Fabry-Perot Resonator
Tl2Ba2CaCu2O8 薄膜本征约瑟夫森结与法布里-珀罗谐振器的耦合
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Fan Bin;Wang Zheng;Yue Hong-Wei;Yan Shao-Lin;Ji Lu;He Ming;Song Feng-Bin;Fang Lan;Zhao Xin-Jie
  • 通讯作者：
    Zhao Xin-Jie

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其他文献

不同厚度Tl-2212薄膜的表面形貌及超导特性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谢清连;季鲁;潘吟松;张玉婷;黄国华;赵新杰;方兰;阎少林
  • 通讯作者：
    阎少林
YSZ基片上Tl-2212超导薄膜的制备及其特性的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    人工晶体学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谢清连;游峰;蒙庆华;季鲁;周铁戈;赵新杰;方兰;阎少林
  • 通讯作者：
    阎少林
基于单端口群时延优化的高温超导滤波器和四工器设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    电子学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵新杰;胡磊;季鲁;阎少林
  • 通讯作者：
    阎少林
超导Tl_2Ba_2CaCu_2O_(8+x)薄膜的太赫兹复电导率的提取
  • DOI：
    10.13380/j.ltpl.2019.02.009
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    低温物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    管云;邢建;季鲁;吴敬波;金飚兵
  • 通讯作者：
    金飚兵
Tl_2Ba_2CaCu_2O_8高温超导薄膜的太赫兹传输研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    低温物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    万杰;季鲁;何明;吴敬波;房玉荣;金飚兵
  • 通讯作者：
    金飚兵

其他文献

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季鲁的其他基金

基于TBCCO高温超导超材料的太赫兹调谐及其约瑟夫森等离子体振荡调谐的研究
  • 批准号：
    62371257
  • 批准年份：
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  • 资助金额：
    49 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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