以厚膜晶種接種成長大尺寸YBCO晶粒製程之研究

摘要

本研究以厚膜晶種成長大尺寸YBCO單晶粒，並Y211層作緩衝層提高接種成?率。其中晶體成長生胚之尺寸包括25mm、30mm、40mm以及50mm等樣品，除了探討主晶粒成長尺寸、次晶粒成核數等表面形貌，更包含生胚壓製技術、生胚密度分析、單晶粒塊材超導性質量測等，最後更嘗試將使用過後之晶種進行再利用接種實驗。 厚晶種容易遭熔融液相破壞，使得MgO基板成為異質成核點，使接種四面(001)晶面成?率低約20%，而YBCO超導性質有強烈的異向性，高角度晶界將使得超導電流無法通過，性質降低。本文首先提出Y211緩衝層應用置入技術，已大幅提高接種成?率至100%，並加以探討影響成核原因。此外，整合不同降溫曲線(單段、兩段、三段式降溫)於40mm大小的生胚，探討溫度曲線對晶粒成長面積及機制之影響，其中以兩段式降溫可得到最大單晶粒面積(~732mm2)，於液態氮(77K)之擄磁強度可達到1840高斯。 於TSMG製程中使用之生胚尺寸限制了晶粒成長的極限，而大尺寸生胚於壓製過程中會有應力分配不均之現象，於脫膜時容易產生龜裂，甚至坯體完全崩裂。本文特添加溶劑於生胚前驅物，以增加壓胚過程中粉體之流動性，輔助成型50mm大尺寸生胚，且不影響單晶粒成長製程。於密度分析部分，隨著生胚尺寸上升時生胚密度會下降，且適量的溶劑可有效提升坯體密度。 過去以厚膜晶種接種超導體單晶粒之製程後，晶種不可再重複使用。本文使用緩衝層技術，可預防晶種在製程後剝落，得以再利用厚膜晶種，且最高重複使用至三次。隨再利用次數越多，接種所成長的單晶粒面積漸減，但部份樣品呈現擄磁性值上升之現象，於22mm塊材擄磁強度可達到1755高斯。

獎項日期	2014 8月 25
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	In-Gann Chen (Supervisor)