利用磁控濺射原位制備外延Y1Ba2Cu3O7-δ薄膜的研究.pdf

1、Y1Ba2Cu3O7-δ(YBCO)作為目前最接近實(shí)用化的高溫超導(dǎo)體材料，對其薄膜形式的研究一直是科研界的研究熱點(diǎn)。La0.5Ba0.5CoO3(LBCO)是最近被人們廣泛關(guān)注的Co基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新興功能材料。LBCO具有低溫(100-150K)鐵磁性和巨磁電阻效應(yīng)，LBCO/YBCO薄膜有可能制成新型的鐵磁/超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)器件。這為未來數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、醫(yī)療器械等的發(fā)展會提供更為廣闊的前景。
　　本文采用反應(yīng)射頻磁控濺射的方法，在MgO

2、(100)基片上，原位外延生長了YBCO薄膜。利用X射線衍射儀（XRD）和原子力顯微鏡(AFM)等表征技術(shù)，分析了濺射功率和氣壓以及LBCO緩沖層對YBCO薄膜生長的影響。本實(shí)驗(yàn)使用未經(jīng)改造的(on-aixs)磁控濺射設(shè)備，在較低氣壓和較低磁控濺射入射功率條件下制備c軸外延單晶YBCO薄膜。具體研究結(jié)果如下:
　　1.尋找到磁控濺射制備復(fù)雜氧化物薄膜的各可控條件的合適參數(shù)。如設(shè)備構(gòu)型、濺射功率、氧氬比、工作氣壓、溫度等。其中主要將

3、濺射功率與工作氣壓作為主要研究對象。通過研究發(fā)現(xiàn)濺射功率與工作氣壓的匹配是影響YBCO薄膜外延生長的重要參數(shù)。高濺射功率/高工作氣壓和低濺射功率/低工作氣壓組合，均能在MgO基片上直接外延生長出c軸取向的YBCO薄膜，但外延的YBCO薄膜不是完全的Cube-on-Cube形式的單晶薄膜。同時，直接在MgO基片生長的YBCO薄膜具有比較粗糙的表面形貌。
　　2.通過引入LBCO緩沖層，制備出c軸外延的YBCO薄膜單晶薄膜，同時改善了

4、YBCO薄膜結(jié)晶質(zhì)量。通過樣品Φ掃描結(jié)果中只存在四次對稱結(jié)果，說明只存在Cube-on-cube生長的一種晶粒。同時就證明引入LBCO緩沖層后所生長的YBCO薄膜是單晶薄膜。通過YBCO薄膜耦合掃描各峰均有不同程度增強(qiáng)（相同生長條件下增強(qiáng)7倍左右）、半峰寬變銳（由0.22°減小到0.16°）以及搖擺曲線半峰寬變窄（由1.9°變?yōu)?.83°）等數(shù)據(jù)結(jié)果中證實(shí)了薄膜結(jié)晶質(zhì)量有顯著改善。
　　3.通過引入LBCO緩沖層，制備的YBCO薄