YBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-和MgB-,2-超導薄膜的制備及微觀結構表征.pdf

1、本論文研究目的是為制備電子學器件用YBCO薄膜和鐵電/YBCO雙層膜提供實驗參考，并提出一種用熱絲化學氣相沉積(HFCVD)原位生長MgB2超導薄膜的方法。 采用流動氧氣中退火和真空原位退火法對斜切SrTiO3(001)基片進行了預處理。用脈沖激光蒸發(fā)普通固態(tài)燒結靶在0～15°斜切SrTiO3(001)單晶基片上制備了YBCO薄膜。在1.2°斜切LaAlO3(001)基片上用脈沖激光沉積(PLD)法制備了Ba0.1Sr0.9Ti

2、O3/YBCO雙層薄膜。用脈沖激光蒸發(fā)熔融織構靶在正切SrTiO3(001)單晶基片上制備了YBCO薄膜。用HFCVD法在藍寶石基片上原位生長了MgB2超導薄膜。分析和表征了基片斜切角度對薄膜表面形貌、微觀結構和超導電性能的影響。測定了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBCO雙層薄膜的基本微波性能。 運用原子力顯微鏡、高能反射式電子衍射和掃描電鏡對預處理基片和在其上生長的薄膜表面形貌進行了研究。用X射線衍射儀和透射電鏡對薄膜微觀結

3、構進行了分析和表征。用標準四引線法和磁化率測量法測定了薄膜的超導臨界轉變溫度(Tc)。 研究結果表明，用PLD法在預處理0°～15°斜切SrTiO3(001)基片上制備了以“臺階流動”方式生長的c取向YBCO薄膜。隨基片斜切角度增大，薄膜晶體質(zhì)量下降，Tc降低。當基片斜切角度大于6°時，YBCO表面產(chǎn)生了較大的臺階，表面粗糙度增大，并產(chǎn)生與臺階邊緣垂直的裂紋或孔洞。用PLD法在1.2°斜切的LaAlO3(001)基片上原位生長了

4、晶體質(zhì)量良好和外延程度較高并具有明銳平直界面的Ba0.1Sr09TiO3/YBCO雙層薄膜異質(zhì)結。YBCO層的Tc值(88K)沒有受到其上鐵電層生長的影響。該異質(zhì)結介電常數(shù)、介電損耗、可調(diào)諧性和品質(zhì)因數(shù)基本上可以滿足在液氮溫度應用的可調(diào)微波器件的要求。 用熔融織構靶制備的YBa2Cu3O7-δ薄膜，不但沒有顯著降低Tc，還明顯抑制薄膜表面顆粒的形成，且在基片表面上和薄膜內(nèi)形成了具有良好外延取向生長的納米尺度的矩形Y2O3雜相顆粒