MgB-,2-超導(dǎo)薄膜的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、自從2001年簡(jiǎn)單金屬間化合物MgB<,2>的超導(dǎo)電性被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其超過(guò)傳統(tǒng)BCS理論框架的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和優(yōu)異的超導(dǎo)特性立即引起了超導(dǎo)物理學(xué)界的關(guān)注，人們對(duì)這種神奇材料的認(rèn)識(shí)也在不斷的深入，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)也日新月異。 本論文研究中，采用化學(xué)氣相沉積(CVD)加后退火的異位兩步生長(zhǎng)的方法和雙溫區(qū)原位混合物理化學(xué)氣相沉積(HPCVD)一步生長(zhǎng)的方法，在Al<,2>O<,3>多晶基片上成功地制備出大面積MgB<,2>超導(dǎo)薄膜，通過(guò)

2、多種實(shí)驗(yàn)測(cè)量確定了其超導(dǎo)特性。制備的兩步法薄膜樣品面積達(dá)到6.5cm×5.0cm，一步法薄膜樣品面積為2.0cm×1.0cm。主要論文工作總結(jié)如下： 1、采用化學(xué)氣相沉積加后退火的異位兩步生長(zhǎng)方法在面積達(dá)6.5cm×5.0cm的多晶Al<,2>O<,3>拋光基片上成功制備出MgB2超導(dǎo)薄膜，用標(biāo)準(zhǔn)四引線電阻測(cè)量法測(cè)量了R-T曲線，起始轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到39K。測(cè)量了樣品的SEM表面形貌、利用X-ray衍射(XRD)分析物相、X射線光電

3、子能譜(XPS)分析表面成分和超導(dǎo)量子干涉儀MPMS(SQUID)進(jìn)行磁性測(cè)量，得到了薄膜樣品磁矩曲線(M-T)和磁滯曲線(M-H)，經(jīng)畢恩模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)樣品的臨界電流密度可達(dá)3×10<'7>A/cm<'2>以上，是目前報(bào)道的最大值。說(shuō)明化學(xué)氣相沉積的方法制備大面積MgB<,2>超導(dǎo)薄膜在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化的要求。 2、在原有化學(xué)氣相沉積制備MgB<,2>超導(dǎo)薄膜工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)了雙加熱器原位制備MgB<,2>超導(dǎo)薄膜的技術(shù)和

4、工藝，在多晶A<,2>O<,3>基片上制備的超導(dǎo)薄膜超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T<,c>可達(dá)38.5K，△T<,c>為0.5K。測(cè)量了樣品的SEM表面形貌觀察、X-ray衍射(XRD)物相分析、X射線光電子能譜(XPS)表面成分分析和利用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)進(jìn)行的磁性測(cè)量，得到了薄膜樣品的磁滯曲線，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)樣品的臨界電流密度可達(dá)10<'5>A/cm<'2>，也達(dá)到了集成電路實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)互連應(yīng)用的水平。 3、初步討論了MgB2超導(dǎo)薄膜在集