雙加熱器混合物理化學(xué)氣相沉積MgB-,2-超導(dǎo)薄膜.pdf

1、本文首次成功地采用雙加熱器混合物理化學(xué)氣相沉積MgB2超導(dǎo)薄膜，因?yàn)锽2H6的分解溫度(460℃～600℃)、Mg源的熔融溫度(648℃)、以及Mg蒸氣與B蒸氣的反應(yīng)生成MgB2的溫度不同；采用雙加熱器，可以進(jìn)一步減少M(fèi)gB4，MgB7等雜質(zhì)相的生成，在控制雜質(zhì)上，這種方法取得了較好的效果。在襯底溫度分別為740℃、760℃、780℃和800℃的條件下制備了MgB2超導(dǎo)樣品，其中在襯底溫度為740℃和800℃的兩塊樣品不具有超導(dǎo)電性，襯

2、底溫度為760℃和780℃的兩塊樣品具有超導(dǎo)電性，但是襯底溫度為760℃的樣品其晶粒較大，結(jié)晶化程度不高，表面比較粗糙，晶粒間有孔隙，超導(dǎo)性質(zhì)不穩(wěn)定。在低溫電阻測(cè)試系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到144.47K的時(shí)候，電阻發(fā)生較大幅度的降低，當(dāng)溫度降低到121.86K時(shí)，此時(shí)電阻降低為最小值為4.603328×10-3Ω。直到118.31K時(shí)，電阻值才開(kāi)始上升為0.1845664Ω，然后電阻繼續(xù)上升，直到穩(wěn)定在1.5左右。

3、該樣品開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度為21.37K，零電阻溫度為16.97K，轉(zhuǎn)變寬度為4.4K，遠(yuǎn)低于MgB2的理論值39K.樣品三(襯底溫度為780℃)具有良好的超導(dǎo)電性，在整個(gè)低溫系統(tǒng)測(cè)量過(guò)程中，樣品的電阻比較穩(wěn)定，起始轉(zhuǎn)變溫度為28.56K，零電阻溫度為24.68K。其轉(zhuǎn)變寬度為3.88K。轉(zhuǎn)變寬度相對(duì)較小，但臨界溫度較低。兩塊具有超導(dǎo)電性的MgB2超導(dǎo)薄膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度都比較低，這是由于系統(tǒng)的各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)還不夠優(yōu)化的結(jié)果。比如襯底溫度、氣流量、

4、氣壓等。這些條件對(duì)沉積MgB2超導(dǎo)薄膜的質(zhì)量具有很大的影響。結(jié)果表明這種方法能夠制備大面積的MgB2超導(dǎo)薄膜。并且本文所用的雙加熱器混合物理化學(xué)氣相沉積一步法與當(dāng)前的微電子工藝相兼容，有利于實(shí)現(xiàn)MgB2超導(dǎo)薄膜在微電子器件方面的應(yīng)用。 另外，本文在四引線(xiàn)法的基礎(chǔ)上，用Q-basic語(yǔ)言編程對(duì)整個(gè)低溫臨界溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。為了保持電流與電壓的同步，采取了外部同步，即根據(jù)2182納伏表和2400電流表的延遲，在程序中利用