

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、MgB2 超導(dǎo)薄膜制備工藝 超導(dǎo)薄膜制備工藝摘要 摘要:綜述了 MgB2 研究進(jìn)展,簡單介紹了 MgB2 制備工藝的各種方法,脈沖激光法、磁控濺射法、分子束外延法、電子束蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法和物理化學(xué)混合氣相沉積法等,并對(duì)主要的 MgB2 超導(dǎo)薄膜制備方法進(jìn)行了比較。對(duì) MgB2 超導(dǎo)薄膜的應(yīng)用前景作了展望。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞:二硼化鎂 研究進(jìn)展 薄膜 制備技術(shù)Fabrication technique of MgB2 supercond
2、ucting thin filmAbstract:The research status of MgB2 superconductor is summarized. The methods of MgB2 thin film fabrication are discussed and analyzed, such as hybrid physical-chemical vapor deposition, pulsed laser dep
3、osition, magnetron sputtering, molecular beam epitaxy ,E-beam Evaporation and CVD are briefed. The main synthesis methods are compared. The application prospect of MgB2 superconducting thin film is presented.Keywords: Mg
4、B2 the research progress thin film fabrication technique0 前言自從 MgB2 的超導(dǎo)特性被發(fā)現(xiàn)以來,人們已經(jīng)用各種材料制備的方法和技術(shù)成功地制備了 MgB2 的超導(dǎo)體材料,線材料,帶材料,薄膜等多種形式的多晶和單晶。特別是由于MgB2 具有一系列優(yōu)點(diǎn);它具有很高的臨界電流密度 Jc(~107A /cm2)和高的上臨界磁場 Hc2(70T,摻碳) ;具有較長的相干長度
5、(ζ~5nm) ;晶粒間不存在弱連接;沒有復(fù)雜的界面問題;用電制冷技術(shù)即可使其在 20 K 左右的溫度下穩(wěn)定工作,而不必使用操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴的液氦;其材料結(jié)構(gòu)簡單,原料豐富。因此,MgB2 極具潛力成為新一代廣泛應(yīng)用的超導(dǎo)材料。超導(dǎo)薄膜的制備是超導(dǎo)材料理論和應(yīng)用技術(shù)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域,是超導(dǎo)技術(shù)在電子學(xué)方面應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前薄膜制備中面臨的主要困難有 3 個(gè)方面:首先,Mg 沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 MgB2 的熔點(diǎn),在制備過程中大量的 Mg 從液
6、相 MgB2 中揮發(fā),導(dǎo)致極高的 Mg 蒸氣壓,在高于 1600℃時(shí),Mg 的蒸氣壓超過 5×106Pa,因此制備中需要采用密閉容器和高壓技術(shù);其次,Mg 具有很高的化學(xué)活性,所以只有極少過渡金屬能夠制備 MgB2 晶體生長的密閉容器;最后,在制備 MgB2 材料過程中,Mg 會(huì)與密閉容器中殘留的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成雜質(zhì) MgO,少量的 MgO 可以提高晶間連接性,提供磁通釘扎中心,但是大量的或是大尺寸的 MgO 會(huì)顯著降低 Mg
7、B2 的臨界電流密度。所以保證生成適量的 MgO 以有利于 MgB2 材料的超導(dǎo)電性是研究 MgB2 制備的一個(gè)重要方向。為了制備出均勻致密、表面平整光滑、超導(dǎo)電性優(yōu)異的 MgB2 薄膜,研究人員已經(jīng)嘗試了多種制膜方法。目前制備 MgB2 薄膜的主要方法分為脈沖激光法、磁控濺射法、分子束外延法、電子束蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法和物理化學(xué)混合氣相沉積法等。1 MgB2 超導(dǎo)薄膜制備方法和研究進(jìn)展1.1 脈沖激光沉積法 脈沖激光沉積
8、法(PLD 法)PLD 技術(shù)主要沉積超導(dǎo)薄膜、鐵電體、光電體、半導(dǎo)體、金剛石或類金剛石以及各種有機(jī)物薄膜。一般由脈沖激光器,光路系統(tǒng)(光闌掃描器、會(huì)聚透鏡、激光窗等)沉積系統(tǒng)(真空室、抽真空泵、充氣系統(tǒng)、靶材、基片加熱器)和輔助設(shè)備(測控裝置、監(jiān)控裝置、電機(jī)冷卻系統(tǒng))等組成。當(dāng)一束具有足夠高能量密度的激光束聚焦在靶材表面時(shí),靶材就會(huì)被加熱,融化、汽化、形成高溫高密度的等離子體,由靶材向基片輸運(yùn),在基片上凝聚、成核、長大形成薄膜。W.N.
9、Kang 等首先采用 PLD 法在藍(lán)寶石襯底上生長出臨界溫度為 39K 的 MgB2 薄膜。他寶石和 MgO 襯底上,原位后退火獲得高質(zhì)量的 MgB2 超導(dǎo)薄膜,其 Tc=35K,轉(zhuǎn)變寬度為0.5K,剩余電阻率為 1.6,Jc=1.0×106A /cm2,各向異性比率 r=2.5。此方法可用于大面積原位生長 MgB2 超導(dǎo)薄膜。1.3 分子束外延法 分子束外延法(MBE)分子束外延法是在真空蒸發(fā)鍍膜加以改進(jìn)和提高的基礎(chǔ)上
10、而形成的鍍膜技術(shù)。在超高真空條件下,通過薄膜各組分元素的分子束流,直接噴到溫度適宜的襯底表面上,在合適的條件下就能淀積出所需外延層。蒸發(fā)源、監(jiān)控系統(tǒng)、分析系統(tǒng)的高性能和超高真空條件的實(shí)現(xiàn),此法可以制備出外延厚度和界面平整度很高的單晶薄膜。Kenji Udea 等采用分子束外延法分別在 SrTiO3(001) 、藍(lán)寶石和 Si(111)襯底上制備出 MgB2 薄膜。他們?cè)?1.33~2.67) ×10-7Pa 真空環(huán)境中,用多電
11、子束蒸發(fā)器蒸發(fā)純 Mg 靶和B 靶,通過每種元素的蒸發(fā)束流,采用電子沖擊放射光譜(EIES)分析反饋到電子槍的信號(hào)來控制沉積,Mg、B 束流比在 1.3~10 之間,得到的薄膜的厚度為 1000μm。實(shí)驗(yàn)中薄膜的生長溫度從室溫一直升高到 650℃,只有 150~320℃之間生長的薄膜有超導(dǎo)性質(zhì),得到的MgB2 薄膜的最高 TC 為 36K,轉(zhuǎn)變寬度為 1K 左右。他們認(rèn)為 MBE 生長和原位退火過程對(duì)溫度很敏感,適當(dāng)?shù)谋∧ず穸?,沉積溫度
12、(低于 300℃),退火溫度(503℃)和少量的 N2、H2的存在可以提高 Tc 并降低殘余電阻;而氧氣的存在和不適當(dāng)?shù)?Mg/B 原子比則會(huì)嚴(yán)重影響薄膜的質(zhì)量。A. J. M. Van Erven 等用分子束外延法制備出 MgB2 超導(dǎo)薄膜。他們分別采用純 Mg 靶從克努森盒里蒸發(fā)、B 靶用電子束蒸發(fā)的方法,用石英晶體微平衡器控制 Mg 和 B 的沉積比例和沉積時(shí)間,發(fā)現(xiàn) MgB2 薄膜只有在沉積溫度 200~325℃之間時(shí)顯示出超導(dǎo)
13、性質(zhì),250℃時(shí)能得到高結(jié)晶度的超導(dǎo)薄膜,300℃時(shí)能得到最高 Tc(35.2K)的 MgB2 超導(dǎo)薄膜,轉(zhuǎn)變寬度為 0.5K;同時(shí),Mg、B 的束流比也會(huì)導(dǎo)致 MgB2 薄膜 Tc 的變化。他們也試著在背景壓4.67×10-7~1.33×10-5Pa 范圍內(nèi)沉積薄膜,證明背景壓在大于 4.0×10-6Pa 之后,薄膜將顯示絕緣性。另外,在沉積速率 0.5~2.3μm /s 范圍內(nèi),沉積速率越大得到的薄膜的
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- MgB2超導(dǎo)薄膜的制備.pdf
- MgB2超導(dǎo)薄膜的制備及應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)線材制備工藝及其性能研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)單晶生長研究.pdf
- 基于MgB2薄膜的超導(dǎo)微帶濾波器研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)材料等靜壓成形工藝研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)磁共振磁體試驗(yàn)研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)接收線圈的研究.pdf
- 化學(xué)法制備BSCCO和MgB2新型超導(dǎo)帶.pdf
- MgB-,2-超導(dǎo)薄膜的制備研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)線材的制備及界面導(dǎo)熱性能研究.pdf
- 制冷機(jī)直接冷卻MgB2超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)與制備.pdf
- MgB-,2-超導(dǎo)薄膜的制備及其性質(zhì)研究.pdf
- 摻雜MgB2體系晶格常數(shù)及MgB2摻雜選取的研究.pdf
- MgB2超導(dǎo)體相純度和微觀結(jié)構(gòu)的研究.pdf
- 鋁摻雜對(duì)MgB2超導(dǎo)電性的影響.pdf
- 24455.基于mgo襯底上的mgb2薄膜的制備和性質(zhì)的研究
- 碳鋅雙摻雜MgB2超導(dǎo)電性研究.pdf
- 基于不同襯底混合物理化學(xué)氣相沉積法制備MgB2超導(dǎo)薄膜與特性的研究.pdf
- 鎳摻雜對(duì)MgB2相的形成及超導(dǎo)性能的影響.pdf
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論