MgB2超导薄膜制备方法对比研究

文章结合MgB2超导薄膜在电子器件中的应用,简介了混合物理化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法、分子束外延法和电子束蒸发法等MgB2超导薄膜制备方法和研究进展,并对主要的MgB2超导薄膜制备方法进行了比较,提出了改进意见.对MgB2超导薄膜的应用前景作了展望.     

在多晶Al2O3衬底上化学气相沉积MgB2超导薄膜

报道了制备MgB2超导薄膜的一种新方法和测量结果，MgB2超导薄膜的制备采用的是两步异位退火方法，但在现有报道的方法不同的是，制备硼（B）先驱膜采用的是化学气相沉积方法，在460℃温度下热分解乙硼烷（B2H6）沉积的，然后镁（Mg）蒸气中分别在730℃、780℃和830℃条件下退火，生成MgB2超导薄膜，扫描电子显微镜观察表明制备薄膜是多晶的，MgB2晶料小于2μm。X衍射分析发现所生长的薄膜是随机取向的。800℃条件下退火生成的MgB2超导薄膜起始转变温度和零电阻温度分别达到35K和24K，结果表明，采用B2H6热分解化学气相沉积B先驱膜的方法在优化的沉积条件和退火条件下可制备高质量的MgB2超导薄膜，我们这种化学气相沉积MgB2超导薄膜方法在大面积的MgB2超导薄膜制备方面较脉冲激光沉积方法具有优势，并且与现有的半导体工艺技术相兼容，有利用实现MgB2超导薄膜在电子器件方面的应用。     

高温超导薄膜及微波器件应用

介绍了高温超导薄膜制备方法（如磁控溅射、脉冲激光淀积、电子束共蒸发、化学气相沉积等）研究的进展和现状．对薄膜生长中的一些技术，如外延生长高质量的薄膜对基片的要求、常用的基片、为了减小像硅和蓝宝石一类的重要基片与高温超导薄膜间的扩散以及改善晶格匹配所采用的缓冲层技术等也作了简要的介绍，还介绍了薄膜的微波性质和用高温超导薄膜制备的微淡无源器件．     

反应共蒸发法REBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的异位成相过程研究

REBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导涂层导体是当前液氮温区载流能力最强的超导材料,它在大科学装置、军事国防、电力传输、磁悬浮列车等领域具有广泛应用潜力.按照薄膜沉积方式和成相步骤,超导层的制备技术路线可分为原位法(In-situ)和异位法(Ex-situ).本文将对异位法中的反应共蒸发法(RCE Reaction Co-evaporation)制备REBCO薄膜的物相形成规律进行研究,明确超导薄膜及其涂层导体在纳米级前驱组分、晶化温度调制下而形成的不同于块体体系的物相关系、织构生长特征.通过不同氧处理条件薄膜的组分和结构表征,获得了成相过程特征,发现较短的氧处理时间,"富稀土元素"组分等工艺设计有助于薄膜超导成相和c轴织构的形成.正REBa_2Cu_3O_(7-δ)(REBCO,RE=Y,Gd等稀土元素)高温超导涂层导体因其可克服晶界弱连接,高密度位错缺陷,进而提供强磁通钉扎且在液氮温区具有较高的载流能力和不可逆磁场成为倍受关注的热点材料.超导层的快速制备、厚膜织构的有效控制、磁场下的高临界电流密度以及制造成本的降低是第二代高温超导带材发展的关键问题[1-3].如今二代高温超导带材制备技术日趋成熟,主要分为物理法和化学法两大类[4],而按照其前驱膜     

聚酰亚胺在MgB2约瑟夫森结制备中的应用

MgB_2超导材料由于其优异的超导性能和电学参数,是制作超导集成电路的理想材料之一。制备基于MgB_2超导薄膜的高质量约瑟夫森结是超导电子学应用的关键。以聚酰亚胺(PI)为抗蚀层,在MgB_2超导薄膜上实现微米量级的图形线条制作,以此工艺为基础,结合MgB_2超导薄膜的气相化学沉积和晶型B介质层沉积方法,制作了基于MgB_2超导材料的约瑟夫森纵向结阵列,并测试了相应结的约瑟夫森效应。     

二次单畴化制备GdBCO超导块材的方法及其性能

高质量单畴REBa_2Cu_3O_(7-δ) (REBCO)超导块材具有广泛的应用前景,但制备过程中极易产生大量多畴样品,致使成功率明显下降、成本显著提高,并制约其进一步批量化和实用化的进程.受顶部籽晶熔渗生长(TSIG)方法的启发,本文提出了一种对生长失败的GdBCO超导块材重新单畴化织构生长的新方法,即将生长失败的样品进行预处理后作为固相源坯块,然后采用改进后的TSIG法进行二次单畴化织构生长,并成功地制备出了一系列二次单畴化的GdBCO超导样品,同时,对样品的超导性能及微观结构进行了研究.结果表明,所制备的二次单畴化GdBCO超导样品的磁悬浮力均大于30 N,样品的捕获磁通密度均在0.3 T以上,捕获磁通效率高达60%以上,该结果为进一步发展低成本、高效率制备REBCO超导体的新方法提供了科学依据和新思路.     

化学气相沉积-后退火法制备MgB2超导薄膜

本文提出在高真空镀膜系统中通过化学气相沉积(CVD)的方法沉积高纯度的先驱B膜,再经过后退火工艺,Mg扩散进入先驱膜而反应生成了MgB2超导薄膜.经过多种实验方法检测,这种薄膜具有较为优异的超导性能,是一种和传统微电子工艺兼容、适宜于工业化大规模生产MgB2超导薄膜的方法.     

化学溶液沉积快速制备YBCO超导薄膜研究

用传统的三氟乙酸盐—金属有机化合物热解法（简称TFA-MOD）来制备YBCO超导薄膜,由于制备时间长,不利于工业化.本文通过加入高沸点螯合剂二乙醇胺来改善前驱液性质,然后采用高温烧结一步法快速制备出完整的YBCO超导薄膜.制备的YBCO超导薄膜致密、几乎无a轴晶粒,YBCO（00l）峰具有立方取向,没有其他杂相峰.同时...     

前驱B膜沉积时间对MgB_2薄膜超导特性的影响

利用化学气相沉积法(CVD)在多晶Al2O3衬底上制备出了系列MgB2超导薄膜,研究了前驱硼膜沉积时间对MgB2薄膜超导特性的影响,通过XRD、SEM和R-T曲线对超导MgB2薄膜进行了表征。延长前驱硼膜的沉积时间,得到的硼膜结晶度越高,结构更致密。经退火后制备的MgB2薄膜表面富余的Mg可以改善晶粒间的连接,提升T c值。该实验沉积10min前驱硼膜得到的MgB2超导薄膜T c值为34K,且超导转变宽度比较窄。延长前驱硼膜沉积时间到15min后,薄膜的T c值降低,这是由于前驱硼膜较多,Mg和硼反应不充分所导致的。     

退火时间对MgB_2超导薄膜的影响

在多晶A l2O3衬底上,以B2H6作为硼源,化学气相沉积先驱B薄膜,采用Mg扩散方法,在不同退火时间条件下制备了MgB2超导薄膜。通过电阻-温度曲线测量、X射线衍射分析和扫描电子显微镜形貌观测方法,研究了退火时间对MgB2薄膜的超导特性、晶体结构、表面形貌的影响。     

石英衬底上GaN薄膜沉积及其光学性能的研究

GaN薄膜材料广泛应用于发光二极管(LED),激光二极管(LD)等光电器件。但是GaN基器件的制备与应用以及器件推广很大一部分取决于其器件的价格,常用的方式是在单晶蓝宝石衬底上沉积制备GaN薄膜样品,单晶蓝宝石衬底晶向择优,可以制备出高质量的GaN薄膜样品,但是单晶蓝宝石衬底价格昂贵,一定程度上限制了其GaN基器件推广使用。如何在廉价衬底上直接沉积高质量的GaN薄膜,满足器件的要求成为研究热点。石英玻璃价格廉价,但是属于非晶体,没有择优晶向取向,很难制备出高质量薄膜样品。本研究采用等离子体增强金属有机物化学气相沉积系统在非晶普通石英衬底上改变氮气反应源流量低温制备GaN薄膜材料。制备之后采用反射高能电子衍射谱、X射线衍射光谱、室温透射光谱和光致光谱对制备的薄膜进行系统的测试分析。其结果表明：在氮气流量适当的沉积参数条件下,所制备的薄膜具有高C轴的择优取向,良好的结晶质量以及优异的光学性能。     

类金刚石薄膜及其进展

为了使研究者能更详细地了解类金刚石（DLC）薄膜的研究现状,综述了类金刚石薄膜的特性及应用,分析对比了目前常用的一些类金刚石薄膜的制备方法,包括物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）,并对类金刚石薄膜的抗强激光损伤特性以及提高其激光损伤阈值的方法进行了论述。结果发现,利用PVD法制备的DLC膜的硬度可以达到40 GPa~80 GPa,且薄膜的残余应力可以达到0.9 GPa~2.2 GPa之间,而CVD法则由于反应气体的充入导致类DLC薄膜的沉积速率大大降低,故使用率不高。同时,优化膜系的电场强度设计,采用合理的制备工艺,进行激光辐照后处理,施加外界电场干预均可有效地提高DLC薄膜的抗激光损伤能力, 且目前的DLC薄膜的激光损伤阈值可达到2.4 J/cm2。     

用锌金属有机源和二氧化碳等离子体增强化学气相沉积的方法制备高质量氧化锌薄膜

报道了用金属锌有机源和二氧化碳混合气源等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法成功地制备高质量择优取向(0002)的ZnO薄膜。通过X-ray衍射谱进行了结构分析得到六方结构,择优取向,晶粒尺寸大约在220nn.并通过原子力显微镜分析更进一步验证了晶粒的尺寸。通过透射谱分析观察到了典型的激子吸收线。这种方法的特点是可以在低温条件下在任何衬底上生长大面积均匀性好、结晶度高的ZnO薄膜。     

高质量宽带隙立方氮化硼薄膜的研究进展

文章着重介绍了最近研制出的高质量宽带隙立方氮化硼薄膜的三种制备方法和结构特性 :(1)用射频溅射法在Si衬底上制备出立方相含量在 90 %以上 ,Eg>6 .0eV的c-BN薄膜 ;(2 )用离子束辅助的化学气相沉积法(CVD) ,在金刚石上外延生长出立方含量达 10 0 %的单晶c -BN薄膜 ;(3)用微波电子回旋共振CVD法 (MW -ECR-CVD)在金刚石上外延生长出高纯c-BN薄膜 .这些高纯c -BN薄膜 ,可应用于制作各种半导体 (主要是高温、高频大功率 )电子器件 .     

Role of the mercury pressure during reaction synthesis of Hg(Re)-based superconducting films

Thin films of mercury based superconductors were prepared on the R-plane sapphire with a CeO₂ buffer layer using a two step process involving the deposition of the Hg-free precursor and ex situ mercuration in the sealed quartz tube. For the thin film preparation, a method with no contact between the mercury source and the precursor film was used for mercuration. We studied the influence of the basic parameters of the mercuration (annealing time, temperature and partial pressure of the mercury) regarding the composition and superconducting properties of prepared Hg-based films to determine appropriate conditions for this mercuration method. We found out that an increased partial pressure of mercury inhibited the creation of the parasitic Re-based phase and supported the crystallization of the superconducting phase. The advantage of this mercuration method is higher reproducibility as well as its capability to prepare high quality thin large areas films. Presented at 5-th International Conference Solid State Surfaces and Interfaces, November 19–24, 2006, Smolenice Castle, Slovakia     

基于SSCVD方法的a-b轴取向ZnO薄膜制备

以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为单一固相有机源,采用单源化学气相沉积法(Single sour cechem icalvapor deposition,SSCVD)在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析ZnO薄膜样品的晶体结构和微观形貌,并用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的锌氧化学计量比进行了分析。研究结果表明:在非平衡条件下所得到的ZnO薄膜沿a-b轴取向生长,基片温度对ZnO薄膜生长过程影响较大,随着基片温度的升高,薄膜呈现c轴生长趋势;晶粒成柱状、尺寸均匀、膜层结构致密;薄膜样品中n_Zn:n_O=0.985。     

具有广阔应用前景的纳米金刚石膜

纳米金刚石膜的制备、表征和应用研究已经成为CVD金刚石膜研究领域的一个新的热点．文章重点介绍了Gruen等人在贫氢和无氢环境中制备纳米金刚石膜的开创性工作,并和在富氢气氛中制备的纳米金刚石膜进行了对比评述．对纳米金刚石膜的表征技术和应用前景进行了讨论．     

特定折射率材料及光学薄膜制备

根据太阳电池阵激光防护膜性能优化的需要,应用离子辅助电子束双源共蒸工艺方法制备了优化设计所需的特定折射率的薄膜材料并用于制备激光防护膜。测试结果显示:用该工艺方法制备的掺杂材料薄膜的折射率n=1.75,与优化设计所需数值相符;激光防护膜性能优良,太阳辐射能透过率提高6%以上,实现了对该激光防护膜性能的进一步优化。为了使该双源共蒸方法适于大面积薄膜的制备,应用均匀性挡板技术来提高该方法制备大面积薄膜的膜厚均匀性,使制备的掺杂材料薄膜在口径为400 mm时的不均匀性小于2.1%。该双源共蒸方法制备工艺简单、可靠,适于实际工程应用。薄膜性能测试结果与理论优化结果相符,达到预期优化目标。     

Development of porous metal oxide thin films by co-evaporation

This paper focuses on the development of mixed metal oxide thin films and physical characterization of the films. The films were produced by co-evaporation of titanium oxide and tungsten oxide powders. This allowed the development of titanium oxide-tungsten oxide films as analyzed using XPS. Examination in the SEM and AFM showed that the films were nanoporous with the pore size and pore orientation varying as a function of the deposition angle. UV-vis spectra of the films show an increase of transmittance with increasing deposition angle which is attributed to the structure and porosity of the films. Raman analysis indicated that the as-deposited films have broad and weak Raman characteristics, attributed to the nanocrystal nature of the films and the presence of defects, and the peak broadening deceases after annealing the film, as expected.     

Superconductivity in Pb-PbTe thin film structures

The critical temperatures of thin superconducting films of Pb in intimate contact with PbTe have been measured resistively. The films were formed by sequential deposition and by co-evaporation of Pb and PbTe. The results show a depression of the critical temperature.