磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜研究的开题报告

磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜研究的开题报告一、研究背景在能源危机和环境问题的共同催化下，热电材料作为一类既能够将热能转化为电能，又能够将电能转化为热能的材料，备受关注。其中，复合氧化物超导体YBa2Cu3O7-x（YBCO）由于其较高的超导转变温度和优良的电学性能，成为热电材料中的研究热点。热电堆是利用热电材料制成的一种能够直接将热能转变为电能的设备，其具有结构简单、耐久性好、可靠性高、周转率较高等优点，因此在各个领域得到广泛的应用。然而，YBCO材料的制备工艺为基于真空沉积的磁控溅射法，较为困难且要求工艺参数精细控制。热电堆的制备以及其薄膜研究对于研究人员的要求更高，但是目前热电堆薄膜研究仍处于起步阶段，需要进一步深入的研究。因此，本研究旨在基于磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜，并对其进行材料结构、热电性质和超导性等方面的研究，以期为热电材料和热电堆的研究提供参考。二、研究内容和方法1.YBCO原子层热电堆薄膜的制备本研究采用真空沉积的磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜。通过多次实验和改良，优化磁控溅射的工艺条件，制备表面均一、纯度高的YBCO原子层薄膜。2.热电性质的测量通过组装制备的YBCO原子层热电堆，利用热电力学测量仪器，研究热电堆薄膜的热电特性，包括电导率、热电势和热电系数等。3.超导性质的研究采用低温扫描探针显微镜（LT-SPM）观察YBCO原子层热电堆薄膜的超导性质，并通过磁化率测试等方法，进一步确定薄膜的超导性质。三、研究意义本研究旨在通过磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜，并对其热电性质和超导性进行深入研究，对于推动热电材料和热电堆的研究和应用具有重要的意义。首先，制备的原子层热电堆薄膜可以为热电材料和热电堆研究提供一种新的研究角度，提高热电材料效率和热电堆性能，推动相关领域的发展。其次，本研究采用的工艺方法较为成熟、技术含量高，为实现基于YBCO复合氧化物超导体的新型超导材料体系提供了可能。四、预期结果1.成功制备表面均一、纯度高的YBCO原子层热电堆薄膜；2.对热电堆薄膜的热电特性进行测量，包括电导率、热电势和热电系数等；3.确定热电堆薄膜的超导性质；4.探讨YBCO原子层热电堆薄膜的热电性质和超导性质之间的关系。五、进度安排本研究的具体进度安排如下：1.制备YBCO原子层热电堆薄膜（3个月）2.热电性质测量（2个月）3.超导性质研究（2个月）4.数据处理和分析（1个月）5.论文撰写及答辩（2个月）六、参考文献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