(0001)SiC衬底MgB_2超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition简称为(HPCVD)在(0001)SiC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B2H6的流量一定的情况下,改变沉积时间,制得一系列MgB2超薄膜样品。通过观察样品的表面形貌变化探究了MgB2超薄膜的生长过程.该系列超薄膜的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式且沿c轴外延生长.以20nm超薄膜作为例子,可知其表面连接性良好,超导转变温度Tc(0)≈38.5K,临界电流密度Jc≈0.82×107 A/cm2,表明了利用HPCVD在(0001)SiC衬底上制备的MgB2超薄膜有很好的性能.这预示其在超导电子器件上具有广阔的应用前景.     

混合物理化学气相沉积法制备Al2O3衬底MgB2薄膜性质的研究

我们用混合物理化学气相沉积(Hybrid Physical-Chemical Vapor Deposition简称为HPCVD)法在Al2O3(00l)衬底上原位制备了MgB2超导薄膜样品.样品厚度约为1μm左右,最高的超导起始转变温度Tc(onset)＝40.3K,转变宽度ΔT为0.3K.ρ50K=2.3μΩcm,剩余电阻比率RRR=R300K/R50K=10.样品的X射线衍射分析表明,MgB2薄膜具有较好的c轴取向,晶粒大小约200nm.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度Jc=7.6×106A/cm2,不同磁场下测得R～T曲线可以外推得到Hc2(0K)约10T.这些结果表明HPCVD技术在MgB2薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB2薄膜在电子器件方面的应用.     

不同厚度的MgB_2超薄膜的制备和性质研究

本文报导了利用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition,HPCVD)在SiC(0001)衬底上制备干净的MgB2超薄膜.在背景气体压强、载气H2流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备不同厚度的MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率ρ(42K)、上临界场Hc2等与膜厚的关系.这系列超薄膜生长沿c轴外延,随膜厚度的变小Tc(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10nm厚的膜,Tc(0)~32.4K,ρ(42K)~124.92μΩ·cm,其表面连接性良好,平均粗糙度为2.72nm,上临界磁场Hc2(0K)~12T,零场4K时的临界电流密度Jc~107A/cm2,为迄今为止所观测到的10nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,这也证明了10nm厚的MgB2膜在超导纳米器件上具有很强的应用潜力.     

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×10mm,均匀、平整的超导薄膜的制备,Tc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 (A)时薄膜的成相规律,发现当样品厚度减薄后,Te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 (A)的MgB2薄膜,在20 K时的临界电流密度为2.4×106 A/cm2.     

氧含量对Tl-1212薄膜超导特性的影响

通过在氩气中的低温热处理降低氧含量 ,可使富氧的Tl 12 12薄膜的超导电性明显得到提高 .富氧的Tl 12 12薄膜是在氧气中高温下生成的 ,超导转变温度Tc 一般为 80～ 90K .去氧处理后 ,当氧含量为最佳值时 ,Tc 可以升高到 10 0K ;临界电流密度Jc 也有显著提高 ,77K温度下Jc 最高可以达到 1.8× 10 6A/cm2 .伴随Tc 和Jc 的提高 ,薄膜的晶格常数和表面形貌也有相应变化 .     

颗粒大小分布对铁薄膜矫顽力的影响研究

研究了沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的依赖关系.研究发现:在极低温下,矫顽力先随温度增加迅速增大,在临界温度Tc=10～15 K左右达最大,超过该温度后,矫顽力又快速下降,至65 K后下降幅度减慢.分析表明:高于临界温度时沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的关系强烈地受颗粒大小分布的影响;导致在Tc上、下温区磁化机制的改变可能是与铁薄膜及其氧化层中的无序自旋在低温时出现类自旋玻璃态密切相关.     

直流磁控溅射制备超导TiN薄膜北大核心CSCD

采用直流磁控溅射法在高阻硅上室温生长TiN超导薄膜.制备了不同溅射功率、溅射气压以及N2/Ar比份条件下的样品.综合物性测量系统(PPMS)测出了样品的超导临界温度Tc在3.2~4.0K之间,给出了Tc与制备条件的关系.X射线衍射(XRD)分析测量了样品的(111)TiN衍射峰半高宽(FWHM)、晶格常数.原子力显微镜(AFM)测量得到表面粗糙度(RES)最好为1.716nm,且给出较高溅射功率有利于降低表面粗糙度.     

混合物理化学气相沉积法制备蓝宝石衬底外延MgB2薄膜性质的研究

我们用混合物理化学气相沉积(Hybridphysicalchemicalvapordeposition简称为HPCVD)法在αAl2O3(00l)衬底上原位制备了一批超导性能良好的外延MgB2超导薄膜样品.用10%浓度的乙硼烷(B2H6)氢气混合气作为原料,研究了不同条件对MgB2薄膜沉积速率的影响.在一定条件下制备了一批MgB2薄膜,厚度为200nm左右,样品的零电阻转变温度(Tc0)最高达到39K.X射线衍射分析的θ～2θ扫描表明,MgB2薄膜的晶粒都具有较好的C轴取向,对样品的(101)面Φ扫描结果显示MgB2薄膜晶格与衬底有很好的外延取向,取向关系为[1010]MgB2∥[1120]Al2O3.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度Jc=9.8×106A/cm2.这些结果表明HPCVD技术在MgB2外延薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB2薄膜在电子器件方面的应用.     

直流磁控溅射制备超导TiN薄膜

采用直流磁控溅射法在高阻硅上室温生长TiN超导薄膜.制备了不同溅射功率、溅射气压以及N2/Ar比份条件下的样品.综合物性测量系统(PPMS)测出了样品的超导临界温度Tc在3.2~4.0K之间,给出了Tc与制备条件的关系.X射线衍射(XRD)分析测量了样品的(111)TiN衍射峰半高宽(FWHM)、晶格常数.原子力显微镜(AFM)测量得到表面粗糙度(RES)最好为1.716nm,且给出较高溅射功率有利于降低表面粗糙度.     

MgO单晶基片上YBCO高温超导薄膜的制备

在2英寸MgO(001)单晶基片上,采用直流溅射法,通过基片高温退火,成功制备了性能优越的YBa2C3O7-δ(YBCO)双面超导薄膜,能够满足超导滤波器的设计要求。X射线衍射(XRD)分析表明经过退火的基片上生长的YBCO薄膜与基片有单一的外延取向关系;用原子力显微镜(AFM)和高能电子衍射(RHEED)分析高温退火对基片表面状况的改变。结果表明制备的YBCO薄膜具有很好的超导电性,薄膜临界电流密度Jc(77K,0T)≈2.5×106A/cm2,微波表面电阻Rs(10GHz,77K)≈0.16mΩ。