磁控濺射法制備YBCO原子層熱電堆薄膜研究的開題報告

磁控濺射法制備YBCO原子層熱電堆薄膜研究的開題報告一、研究背景在能源危機和環(huán)境問題的共同催化下，熱電材料作為一類既能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)化為電能，又能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為熱能的材料，備受關(guān)注。其中，復(fù)合氧化物超導(dǎo)體YBa2Cu3O7-x（YBCO）由于其較高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和優(yōu)良的電學(xué)性能，成為熱電材料中的研究熱點。熱電堆是利用熱電材料制成的一種能夠直接將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿脑O(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)簡單、耐久性好、可靠性高、周轉(zhuǎn)率較高等優(yōu)點，因此在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，YBCO材料的制備工藝為基于真空沉積的磁控濺射法，較為困難且要求工藝參數(shù)精細控制。熱電堆的制備以及其薄膜研究對于研究人員的要求更高，但是目前熱電堆薄膜研究仍處于起步階段，需要進一步深入的研究。因此，本研究旨在基于磁控濺射法制備YBCO原子層熱電堆薄膜，并對其進行材料結(jié)構(gòu)、熱電性質(zhì)和超導(dǎo)性等方面的研究，以期為熱電材料和熱電堆的研究提供參考。二、研究內(nèi)容和方法1.YBCO原子層熱電堆薄膜的制備本研究采用真空沉積的磁控濺射法制備YBCO原子層熱電堆薄膜。通過多次實驗和改良，優(yōu)化磁控濺射的工藝條件，制備表面均一、純度高的YBCO原子層薄膜。2.熱電性質(zhì)的測量通過組裝制備的YBCO原子層熱電堆，利用熱電力學(xué)測量儀器，研究熱電堆薄膜的熱電特性，包括電導(dǎo)率、熱電勢和熱電系數(shù)等。3.超導(dǎo)性質(zhì)的研究采用低溫掃描探針顯微鏡（LT-SPM）觀察YBCO原子層熱電堆薄膜的超導(dǎo)性質(zhì)，并通過磁化率測試等方法，進一步確定薄膜的超導(dǎo)性質(zhì)。三、研究意義本研究旨在通過磁控濺射法制備YBCO原子層熱電堆薄膜，并對其熱電性質(zhì)和超導(dǎo)性進行深入研究，對于推動熱電材料和熱電堆的研究和應(yīng)用具有重要的意義。首先，制備的原子層熱電堆薄膜可以為熱電材料和熱電堆研究提供一種新的研究角度，提高熱電材料效率和熱電堆性能，推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。其次，本研究采用的工藝方法較為成熟、技術(shù)含量高，為實現(xiàn)基于YBCO復(fù)合氧化物超導(dǎo)體的新型超導(dǎo)材料體系提供了可能。四、預(yù)期結(jié)果1.成功制備表面均一、純度高的YBCO原子層熱電堆薄膜；2.對熱電堆薄膜的熱電特性進行測量，包括電導(dǎo)率、熱電勢和熱電系數(shù)等；3.確定熱電堆薄膜的超導(dǎo)性質(zhì)；4.探討YBCO原子層熱電堆薄膜的熱電性質(zhì)和超導(dǎo)性質(zhì)之間的關(guān)系。五、進度安排本研究的具體進度安排如下：1.制備YBCO原子層熱電堆薄膜（3個月）2.熱電性質(zhì)測量（2個月）3.超導(dǎo)性質(zhì)研究（2個月）4.數(shù)據(jù)處理和分析（1個月）5.論文撰寫及答辯（2個月）六、參考文獻1.ZHANG,J.H.,CHEN,X.J.,&WANG,J.T.(2017).TheYBa2Cu3O7?xFilmsPreparedbyPulsedLaserDepositionandResputteringTechniquesforaHigh-TcThermoelectricPowerModule.JournalofElectronicMaterials,46(1),58-66.2.LIANG,Y.,KARR,B.,&MA,J.(2018).ElasticthermalconductionandthermoelectricpropertiesofTi-dopedYBa2Cu3O7?x.JournalofPhysics:CondensedMatter,30(49),495401.3.FAN,W.,DENG,G.,&QIU,W.(2016).Fabricationofhigh-qualityYBCOsuperconductingfilmsbysputteringdepositionforradiofrequencysuperconductingquantuminterferencedeviceapplication.JournalofVacuumScience&TechnologyB,NanotechnologyandMicroelectronics:Materials,Processing,Measurement,andPhenomena,34(3),031205.4.ZHENG,Y.J.,YU,R.C.,&WANG,Y.T.(2015).Sonication-assistedelec