MgB-,2-超導薄膜的制備研究.pdf

1、本文對一步濺射法制備MgB2超導薄膜的工藝進行了研究，并就工藝條件對成膜質(zhì)量的影響進行了討論。論文工作包括靶材制作和薄膜制備及研究兩個階段。 第一階段是濺射靶材的制備。通過對不同燒結(jié)溫度、升溫速率以及保溫時間條件下獲得的塊狀樣品進行XRD(X-rayDiffraction)及SEM(ScanningElectronMicroscopy)分析，對比分析了熱處理對MgB2塊體成相和微觀結(jié)構(gòu)的影響。實驗表明： 1.MgB2超導

2、相可以在600～850℃的范圍內(nèi)形成，其中700～750℃是成相的最佳溫度，在此溫度范圍內(nèi)MgAB2晶粒細小并具有很好的晶粒連接、MgB4雜相較少；在750℃下MgB2塊材致密度相對較高。 2.升溫速率對MgO的產(chǎn)生影響不大，但較高的升溫速率有利于獲得高純度的MgB2。 3.MgB2的生成反應(yīng)非常迅速，保溫燒結(jié)時間對MgB2的合成影響不明顯，但適當延長燒結(jié)時間可以改善MgB2的結(jié)晶度。 在塊材研究的基礎(chǔ)上，從致密

3、度和氧化程度兩方面考慮選用60℃/min的升溫速率、在750℃保溫燒結(jié)150min制備了MgB2濺射靶，并進行了XRD和TEM(TransmissionElectronMicroscope)分析。 在第二階段的薄膜制備實驗中，先后嘗試了復合單靶濺射和雙靶濺射兩種方式，對制備的薄膜進行了XRD、AFM(AtomicForceMicroscopy)、SEM(EDS：EnergyDispersiveSpectroscopy)或XPS(

4、X-rayPhotoelectronSpectroscopy)分析，并用標準四引線法測量了超導轉(zhuǎn)變溫度。使用復合單靶在Si(100)和TiN/Si(100)基片上采用一步法沉積得到了Tc0(零電阻溫度)為7.6K的MgB2薄膜；改用Mg靶和MgB2靶共同濺射的方式在MgO(111)上制備出Tc0為19.6K的MgB2薄膜。 對復合單靶和雙靶濺射制備薄膜的研究表明： 1.在適當溫度下能否保證有適當比例的Mg、B原子沉積到基