混合物理化学气相沉积法制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品的韧度研究

我们用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备了一批不锈钢衬底的MgB2超导厚膜样品,厚度在10～30μm间,Tc(onset)是37.8～37.2K,超导转变宽度ΔT在1.2K左右,是(101)方向织构的致密厚膜,并有少许MgO杂相.对样品进行弯折研究,随着弯曲角度的增加,膜面出现不同程度的条状裂纹,但仍能保持膜面的基本完整;虽然样品的超导起始转变温度降低、转变温区变宽,性能有所下降,但超导特性仍能保持在一个很好的水平上.这个结果表明了采用HPCVD方法制备不锈钢衬底带材将会很好地克服MgB2超导膜由于硬脆的性质而无法绕制磁体的问题,有着十分重要的应用意义.     

不锈钢衬底MgB2厚膜韧性的研究

我们用混和物理化学气相沉积法(HPCVD)在不锈钢衬底上原位制备了以MgB2厚膜(约10微米厚)为过渡层的MgB2超导厚膜(约20微米厚)样品,两层膜总厚约30微米.X光衍射实验表明过渡层为(101)取向的织构膜,表层MgB2超导厚膜接近多晶膜,但有较强(101)取向,两者均含有少量的Mg和MgO杂相.此超导厚膜样品的Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.6K,ΔT=1.2K.对此样品的弯曲实验表明,以曲率半径500微米弯曲到180°后,样品仍具有Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.4K的超导电性.样品剖面SEM观测表明该膜结构致密,表面厚膜层和过渡层之间连接紧密.样品表面的SEM观测表明虽然样品弯曲导致表面MgB2超导厚膜面出现了裂缝,甚至有小部分膜面的脱落,但过渡层始终紧紧附着在不锈钢衬底上.这表明过渡层MgB2厚膜的存在大大地提高样品整体的柔韧性,展现了不锈钢衬底上的MgB2厚膜超导带(线)巨大的开发潜力和诱人的广阔应用前景.     

硅掺杂MgB2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.     

Nb衬底MgB_2超导膜的韧性研究

用混合物理化学气相沉积法(hybrid physics-chemical vapor deposition简称为HPCVD)在Nb衬底上生原位制备了平均厚度是1.5μm的MgB2多晶膜样品,其起始超导转变温度Tc(onset)=39.37K,转变宽度ΔTc=0.45K.样品由大量六边型片状晶粒组成.对样品进行了韧性测试,可以发现膜在弯曲120°后,虽然弯曲面处出现了裂纹,但膜仍很牢固的附着在衬底上,其超导电性仍可保持.     

离轴生长的MgB2超导薄膜的研究

通过混合物理化学沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition,简称为HPCVD),我们在多种单晶衬底上制备出了MgB2超导薄膜.经测量发现MgB2薄膜在6H-SiC、c-Al2O3、MgO(111)和YSZ(111)衬底上基本是沿c轴外延生长的,形成单晶薄膜;在MgO(211)、MgO(100)和钇稳定氧化锆(YSZ)(110)衬底上,MgB2晶粒的生长表现出明显的择优取向生长方式,并与晶格常数匹配关系所预言的结果一致。     

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     

Al2O3衬底MgB2超薄膜的研究

我们利用混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapor deposition简称为HPCVD)在(000l)Al2O3衬底上制备了系列干净的MgB2超薄膜,并通过R-T测量、SEM测量、M-T测量、XRD测量对它们进行了表征,探究了其超导电磁性能和薄膜的生长机制.其中的7.5nm厚的MgB2超薄膜为已报导的蓝宝石衬底上生长的性能最高的超薄膜.     

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。     

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.     

采用CVD异位退火和双温区HPCVD工艺制备MgB_2/B/MgB_2多层膜北大核心CSCD

介绍了采用了MgB2薄膜的化学气相沉积(CVD)异位退火和双温区混合物理化学气相沉积(HPCVD)制备技术,并以B膜作为势垒层在多晶的Al2O3基底上制作了三明治结构的MgB2/B/MgB2多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法对制备的MgB2/B/MgB2多层膜的断面结构、超导薄膜晶体结构及超导特性进行了测量研究.结果表明,制备的MgB2/B/MgB2多层膜结构清晰,底层和顶层超导薄膜显示出良好的超导特性.     

利用电泳技术在不锈钢和铁基底上制备MgB2带材

本文首次报道了利用电泳技术在铁和不锈钢基底上制备MgB2超导带材.电阻测量表明,沉积在铁和不锈钢基底上MgB2带材的超导零电阻转变温度分别为37.5K和31K,超导转变宽度分别为0.3K和1K.磁测量表明,(5K,OT)时不锈钢基底上带材的临界电流密度为6×105(A/cm2).X射线衍射谱和扫描电子显微镜图象表明样品结晶良好,晶粒生长致密.本工艺制备MgB2带材时不受系统真空度的限制,生长迅速,成本低廉,并且可以根据不同的需要任意选择基底的形状和大小.     

MgB2薄膜的制备与特殊性质

本文报道了利用混合物理化学气相沉积方法(HPCVD)在SiC衬底上制备出约150 nm厚,结构均匀的MgB2薄膜.由R~T曲线知道样品TC(0)高达40.1K.由M~T曲线知道其TC=40.4K,且曲线转变十分陡峭.X射线衍射分析表明薄膜具有较好的C轴取向,没有氧污染,却存在Mg的杂峰.由M~H曲线,利用毕恩模型计算得到了5 K零场条件下JC(0T,5K)=2.7×106A/cm2,Hc2=19.5 T.这些结果表明过量的Mg对MgB2薄膜的转变温度以及有些性质有较大的影响.     

衬底材料对制备立方氮化硼薄膜的影响

较系统地研究了不同衬底材料对制备氮化硼薄膜的影响。用热丝增强射频等离子体CVD法,以NH3,B2H6和H2为反应气体,在Si,Ni,Co和不锈钢等衬底材料上,成功生长出高质量的立方氮化硼薄膜,还用13.56MHz的射频溅射系统将c-BN薄膜沉积在Si衬底上,靶材为h-BN(纯度为99.99％）,溅射气体为氩气和氮气的混合气体,所得到的氮化硼薄膜中立方相含量高于90%,用X射线衍射谱和傅里叶变换红谱对样品进行了分析表明,衬底材料与c-BN的晶格匹配情况,对于CVD生长立方氮化硼薄膜影响很大,而对溅射生长立方氮化硼薄膜影响不大。     

光学薄膜在现代汽车工业中的应用

本文论述应用光学薄膜技术对汽车窗口玻璃和塑料的若干性能进行改进的技术发展水平，这些性能包括塑料表面的硬化，红外区的反射，紫外区的吸收，偏振化作用，双折射，憎水性以及光学角度选择性等，评论等离子体处理和物理蒸汽淀积薄膜工艺近来应用的一些例子。对于物理蒸汽淀积薄膜所提供的异常功能连同实际使用中它们的耐久性作了特殊的强调。     

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)