MgB2超导膜的厚度与其Jc(5K,0T)的关系

通过混合物理化学气相沉积法 (hybrid physical-chemical vapor deposition, HPCVD), 在(000l) SiC 衬底上制得一系列从10 nm到8 μm的MgB₂超导膜样品, 并对它们的形貌、超导转变温度T_c 和临界电流密度J_c与膜厚度的关系进行了研究. 观察到T_c随膜厚度增加上升到最大值后, 尽管膜继续增厚, 但T_c值保持近乎平稳, 而J_c则先随膜厚度增加上升到最高值后, 继而则随膜的厚度的增加而下降. MgB₂膜的T_c(0)和T_c(onset)值与膜厚的关系基本一致, T_c(0)在膜厚为230 nm处达到最大值T_c(0)=41.4 K, 而J_c(5K,0T)在膜厚为100 nm时达到最大值, J_c (5 K, 0 T)=2.3×10⁸A·cm^-2, 这也说明了我们能用HPCVD方法制备出高质量干净MgB₂超导膜. 本文研究的超导膜厚度变化跨度非常大, 从10 nm级的超薄膜到100 nm级的薄膜, 再到几微米的厚膜, 如此T_c和J_c对膜厚度变化的依赖就有了较完整、成体系的研究. 并且本文的工作对MgB₂超导薄膜制备的厚度选取具有实际应用意义. 关键词： 2超导膜')" href="#">MgB₂超导膜 混合物理化学气相沉积法 厚度 临界电流密度     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB₂超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B₂H₆流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB₂超薄膜样品,并研究了超导转变温度T_c、剩余电阻率ρ_(42K)、上临界磁场H_c2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,T_c(0)降低,ρ_(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜,T_c(0) =32.8 K,ρ_(42K) =118 μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜最高的T_c值;对于厚度为10 nm的MgB₂膜,T_c(0)=35.5 K,ρ_(42K)=17.7 μΩcm,上临界磁场μ₀H_c2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度J_c=1.0×10⁷ A/cm²,是迄今为止10 nm厚MgB₂超薄膜的最高J_c值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB₂超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景. 关键词： 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 薄膜生长 氢气流量 混合物理化学气相沉积     

柠檬酸掺杂的MgB2超导体钉扎机理的研究

本文研究了柠檬酸掺杂的MgB₂超导材料的J_c-B行为及其钉扎机理.在纯MgB₂多晶样品中,δT_c钉扎起主要作用,而在掺杂的样品中,则是δl钉扎和δT_c钉扎共同作用,并且δl钉扎机理占主要作用,其贡献比重随着掺杂量的增加而增加.从J_c-B行为和钉扎行为的分析都可以得到 关键词： 柠檬酸 2')" href="#">MgB₂ T_c钉扎')" href="#">δT_c钉扎 l钉扎')" href="#">δl钉扎     

电子束蒸发在不同Ar气氛下外退火制备MgB2超导薄膜

制备高质量的MgB2薄膜是实现MgB2超导电子器件应用的前提和基础.我们用电子束蒸发B膜和Mg/B多层膜为前驱然后后退火的方法,分别在高温区(~900℃)和中温区(~750℃)成功获得了MgB2超导薄膜.改变退火的Ar气压条件,采用B膜前驱退火的样品Tc可达到38K以上,转变宽度0.3K.Mg/B多层膜的结果尽管Tc稍低(Tc~35K),但薄膜表面更加均匀,且避免了高温下Mg蒸汽污染的问题.对于两种前驱退火中观察到的完全不同的退火气压影响,我们认为是与其各自的超导成相过程相联系的,在此基础上我们对退火气压效应给出了自己的分析和解释,为今后进一步细致研究退火过程中的薄膜生长机制提供了参考.     

关于MgB2/Al2O3超导薄膜电阻转变和各向异性的研究

利用电子束蒸发方法将MgB₂超导薄膜沉积到Al₂O₃(001)衬底上.采用标准的四引线法研究了磁场平行和垂直超导薄膜ab平面下的电阻转变.一个激活能模型 U(T,H)=U₀(1-T/(T_c+δ))ⁿ(1-H/H 关键词： 2/Al₂O₃')" href="#">MgB₂/Al₂O₃ 超导体 电阻转变 各向异性     

制备温度对MgB-2薄膜超导电性的影响

报道了用两步法制备MgB2超导薄膜.首先利用脉冲激光沉积技术制备B膜,然后在Mg蒸气环境下对B膜进行后退火处理,通过扩散反应生成MgB2超导薄膜.采用扫描电子显微镜、x射线衍射、电阻测量和磁测量技术分析了前驱物B膜的制备温度对扩散产物MgB2薄膜的表面形貌、晶体结构、超导转变温度和临界电流密度的影响.结果表明,随着B膜制备温度的降低,MgB2薄膜中晶粒粒度减小、c取向的衍射线宽化、超导转变温度升高、临界电流密度增大.300℃时制备的MgB2超导薄膜的超导起始转变温度为395K,临界电流密度为13×107A 关键词： MgB2超导薄膜 脉冲激光沉积 基片温度     

在蓝宝石上生长CeO2 缓冲层的原位双温工艺法及Tl-2212薄膜的技术改进

报道了在蓝宝石衬底上制备CeO₂缓冲层的原位双温工艺法及其对Tl₂Ｂa₂CaCu₂Ｏ₈（Tl-2212）薄膜超导特性的影响．XPS和AFM测试结果表明,采用原位双温工艺法制备缓冲层,具有工艺简单,薄膜表面光滑,衬底材料原子扩散量少等特点．在先驱膜的高温后退火过程中,40 nm厚的CeO₂薄膜就能有效地阻挡衬底材料对超导薄膜底层的扩散．随后制备厚度为530 nm的Tl-2212 关键词： Tl-2212超导薄膜 蓝宝石 氧化铈缓冲层 原位双温工艺法     

Nd-Fe-B/FeCo多层纳米复合膜的结构和磁性

制备了Nd₂₈Fe₆₆B₆/Fe₅₀Co₅₀多层纳米复合磁性薄膜，对溅射态和650℃退火处理15 min试样的相成分分析和微结构的观察显示，溅射态薄膜呈非晶态，经650℃退火处理15 min后，薄膜主要相成分为硬磁性Nd₂Fe₁₄B相和软磁性相FeCo(110)相.Nd₂Fe₁₄B相呈柱状，其易磁化c轴垂直于膜面，尺寸约10 nm.在硬磁性相和软磁性相之间存在少量富Nd相和非晶态，富Nd相大小约7 nm.磁性测量和分析表明，1)该系列薄膜退火态具有垂直于膜面的磁晶各向异性.2)对于固定厚度(10 nm)层Nd-Fe-B和不同厚度(t_FeCo=1—100 nm)层FeCo多层纳米复合膜,剩磁随软磁相FeCo 厚度的增加快速增加，而矫顽力则减小.当t_FeCo=5 nm时，最大磁能积达到200 kJ/m³. 3)硬磁相Nd-Fe-B层和软磁相FeCo层之间交换耦合导致剩磁和磁能积增强. 关键词： Nd-Fe-B/FeCo多层纳米复合膜 交换耦合 磁各向异性     

混合物理化学气相沉积法制备MgB$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;单晶纳米晶片的研究

利用混合物理化学气相沉积法在石墨衬底上制备出了晶形为六角结构、厚度不同、径向尺寸不一的MgB₂单晶纳米晶片. 利用纳米定向转移技术将此晶片转移到了碳支持膜铜网上, 以便对其精细结构等物性进行表征. 电输运测量和磁性测量结果都表明晶片具有超导电性: T_conset=38 K, T_c(0)=33 K. 扫描电子显微镜图像表明, 晶片表面平整、厚度分布在几个纳米到200 nm之间, 宽度从几微米到上百微米; 高分辨透射电镜图像显示出晶片具有周期性晶格条纹. 选区电子衍射数据与MgB₂已有的单晶衍射数据相符. 这些测量结果证实了其确为高质量单晶MgB₂超导纳米晶片. 本文不仅提出了一种全新的制备单晶MgB₂的方法, 也观察到了纳米尺度MgB₂单晶的零电阻现象, 为后续的磁通钉扎、纳米力学性能等领域的深入研究提供了合适的素材. 关键词： 2')" href="#">单晶MgB₂ 超导纳米晶片 零电阻 混合物理化学气相沉积法     

硅掺杂MgB_2超导薄膜的制备及研究

本文报道了基于混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapordeposition,简称为HPCVD),以硅烷热解出的Si原子作硅源,在SiC衬底上原位生长了一系列硅掺杂MgB_2超导薄膜样品.样品中最大硅掺杂量是9%.与纯净的MgB_2薄膜相比较,掺杂样品的超导临界转变温度T_c没有大幅下降,超导临界电流J_c得到了一定提升.在温度为5K,外加垂直磁场为3T的条件下,样品的临界电流密度最大达到2.7×10~5Acm~(-2).同时上临界场H_(c2)在超导转变温度附近对于温度的变化曲线斜率—dH/dT也有一定的提高.     

采用快速升温烧结方法生长Tl-1223超导薄膜的研究

报道了在铝酸镧(00l)衬底上生长Tl-1223超导薄膜的快速升温烧结方法以及铊(Tl)源陪烧靶的配比对Tl-1223薄膜晶体结构的影响.扫描电子显微镜观测表明,采用快速升温烧结方法生长的Tl-1223超导薄膜具有致密的晶体结构.X-射线衍射等测试表明,采用合适配比的陪烧靶在氩气环境下可以制备出纯c轴取向的Tl-1223超导薄膜,充氧退火后的薄膜具有较好的电学性能,其临界转变温度T_(c onset)达到116K,临界电流密度达到1.5MA/cm~2(77 K,0 T).实验结果表明,采用这一新的烧结方法制备Tl系超导薄膜具有升降温时间和恒温时间短、生产成本低等特点.     

Anisotropy of the upper critical field in c-axis oriented MgB2 thin films

C-axis oriented MgB_2 thin films were synthesized on single-crystal MgO (111) substrates using a chemical vapour deposition technique. The as-formed films revealed a sharp superconducting transition temperature of 38K with the transition width 0.2K. The temperature dependence of the upper critical magnetic field H_{c2}(T) in the films was determined via resistivity for magnetic field H parallel and perpendicular to the c axis of the films. Using the Werthamer－Helfand－Hohenberg formula, we obtained the anisotropy ratio of the upper critical field γ=1.2.     

多层膜外退火方法制备MgB2超导薄膜

报道了利用电子束蒸发的Mg/B多层膜作为前驱体，然后退火制备MgB₂薄膜的工作. 实验中发现，采用翻转膜面的退火处理方式可以有效地避免降温过程中Mg蒸气在薄膜表面形成的颗粒凝结，由此稳定地实现了面积为10 mm×10 mm，均匀、平整的超导薄膜的制备，T_c达35 K，转变宽度为0.8 K，在5 μm×5 μm的区域内薄膜的平均粗糙度小于10 nm. 为了便于后续器件制作过程中的微加工工艺，研究了膜厚小于1000 ?时薄膜的成相规律，发现当样品厚度减薄后，T_c会有明显降低. 通过调整前驱薄膜中的不同分层厚度，仍可实现转变温度达30 K以上、厚度约600 ?的MgB₂薄膜，在20 K时的临界电流密度为2.4×10⁶ A/cm².     

MgB2超导圆线基底交流损耗的计算分析

二硼化镁(MgB2)超导体在非铜氧化物陶瓷超导体中具有最高临界转变温度,给超导应用带来了新的契机.铁与镁不反应,且价格低廉,在需要热处理的超导成材工艺中,常常采用铁作MgB2的基底;然而,这种高磁导率的材料有可能增大基底的损耗.本文采用有限元分析软件ANSYS计算了工频下不同材料基底超导圆线传输交流的基底损耗,分析了基底损耗与电流大小、基底厚度之间的关系,对双层基底的损耗也进行了研究.本文的结果对于适当选取截面尺寸、基底材料和工作电流以期减小交流损耗,具有一定参考意义.     

Effects of underlayer materials and substrate temperatures on the structural and magnetic properties of Nd2Fe14B films

Thin films of Nd_2Fe_{14}B were fabricated on heated glass substrates by dc magnetron sputtering. Different material underlayers (Ta, Mo, or W) were used to examine the underlayer influence on the structural and magnetic properties of the NdFeB films. Deposited on a Ta buffer layer at 420℃, the 300 nm thick NdFeB films were shown to be isotropic. But when the substrate temperature T_s was elevated to 520℃, the Nd_2Fe_{14}B crystallites of (00l) plane were epitaxially grown on Ta (110) underlayer. In contrast, Mo (110) buffer layer could not induce any preferential orientation in NdFeB film irrespective of the substrate temperature or film thickness. The W buffer layer was found to be most effective for the nucleation of Nd_2Fe_{14}B crystallites with c-axis alignment perpendicular to the film plane when T_s<490℃. But at T_s=490℃ the magnetic layer became isotropic. The maximum coercivity obtained was about 995 kA/m for the 100nm film deposited on W underlayer at 490℃. These variations were tentatively explained in terms of the lattice misfit between the underlayer and the magnetic layer, combined with the considerations of underlayer morphologies.     

MgB2 thick films with remarkable ductility on stainless steel substrate

We fabricated several superconducting MgB₂ thick films on stainless steel (SS) substrates by using hybrid physical-chemical vapor deposition (HPCVD) technique. The thickness was in the 10μm to 20μm range, and the onset critical transition temperature T _c (onset) and the width of the superconducting transition (ΔT) were about 37.8 and 1.2 K. They were dense and textured along (101) direction with high tenacity, despite the existence of a little amount of MgO and Mg. We bent the films at different degrees and studied the ductility and transport properties of these MgB₂ thick films under applied force. The results demonstrated that the superconducting properties of these thick films, prepared by HPCVD, stay almost unaffected even with the films bent to a large degree with a curvature of 0.5 mm. This indicated that the superconducting wires or tapes of MgB₂ with a core of SS had the advantages of avoiding rigidity and brittleness in industrial handling. The technique of HPCVD has, therefore, a high application potential. __________ Translated from Chinese Journal of Low Temperature Physics, 2005, 27(2) (in Chinese)     

垂直取向FePt/Ag纳米颗粒薄膜的结构和磁性

用磁控溅射法在单晶MgO(100)基片上制备了［FePt 2 nm/Ag dnm］₁₀多层膜， 经真空热处理后，得到具有高矫顽力的垂直取向L1₀-FePt/Ag颗粒膜.x射线衍射结 果表明，在250 ℃的热基片上溅射，当Ag层厚度d=3—11 nm时，FePt颗粒具有很好的［001］取向，随着Ag层厚度的增加，FePt颗粒尺寸减小.［FePt 2 nm/Ag 9 nm］₁₀经过6 00 ℃真空热处理15 min后，颗粒大小仅约8 nm，垂直矫顽力达到692 kA/m.这种无磁耦合作用的颗粒膜，适合用作超高密度的垂直磁记录介质. 关键词： 磁控溅射 垂直磁记录 纳米颗粒膜 0-FePt/Ag')" href="#">L1₀-FePt/Ag     

牺牲Ni退火对硅衬底GaN基发光二极管p型接触影响的研究

本文通过在硅衬底发光二极管(LED)薄膜p-GaN表面蒸发不同厚度的Ni覆盖层,将其在N₂ ∶O₂=4 ∶1的气氛中、400℃—750℃的温度范围内进行退火,在去掉薄膜表面Ni覆盖层之后制备Pt/p-GaN欧姆接触层.实验结果表明:退火温度和Ni覆盖层厚度均对硅衬底GaN基LED薄膜p型欧姆接触有重要影响,Ni覆盖退火能够显著降低p型层中Mg受主的激活温度.经牺牲Ni退火后,p型比接触电阻率随退火温度的升高呈先变小后变大的规律,随Ni覆盖层厚度的增加呈先变小后变 关键词： 氮化镓 发光二极管 牺牲Ni退火 p型接触