磁控溅射法制备涂层导体缓冲层薄膜

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要由于YBa2Cu30。(Y-BCO)高温超导薄膜具有优异的电学性能，因此受到科学与工业界广泛重视。然而对于这类结构复杂的多元氧化物薄膜而言，其晶格结构和特性比较复杂，尤其是直接在柔性金属Ni．w基带上制备YBCO涂层导体存在严重的晶格失配和互扩散问题，因此无论是理论研究还是高质量薄膜的制备都受到一定的制约。目前的高温超导涂层导体都具有衬底、缓冲层和REBCO超导涂层三层结构。在Ni．W基带衬底和REBCO超导薄膜之间的缓冲层材料，既要充当从Ni—w基带到REBCO外延生长的模板，又要阻挡两种材料的相互扩散。本论文主要利用磁控溅射工艺进行薄膜制

2、备。首先，利用此方法进行YBi03薄膜制各的可行性进行了探讨，并重点对陶瓷靶材的合成、压制进行了分析；然后，对使用磁控溅射在Ni—W基带上沉积生长传统缓冲层薄膜Ce02的工艺进行了深入的研究，成功的解决了基底氧化问题，并得到外延性较好的薄膜。主要内容如下：1、涂层导体概述和制备方法介绍；2、磁控溅射镀膜工艺的原理、分类及应用，本文主要采用直流溅射工艺；3、采用热分析(TG—DTA)、XRD和SEM等对两种方法(固相反应法和共沉淀法)制备的YBi03粉体进行表征，对相应烧结靶材的相结构、断面形貌进行了研究，并成功利用两种方法制备的靶材在单晶Si片射频溅射出外延织构且平整致密的YBi0

3、3薄膜，但靶材致密度有待进一步提高；4、用两步法成功制备出外延性好，表面形貌平整而致密的传统缓冲层材料Ce02薄膜，并避免了Ni—W基带的氧化现象，溅射缓冲层Ce02薄膜前，首先在基带表面生长一层保护膜金属Ce薄膜，以避免后期反应溅射过程中，由于氧气氛的作用导致基带被氧化的现象发生，然后在氧气氛下反应溅射生长Ce02薄膜。并系统研究了反应直流溅射过程中，气氛(氩气与氧气的比例)、基底温度以及溅射功率对薄膜结构以及表面形貌的影响。关键词：涂层导体；缓冲层；磁控溅射镀膜西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractOwingtoitsexcellentelectricalpro

4、perties，YBa2Cu30x(YBCO)thinfilmshasbeenregardedbythegroupsfromsciencetoindustryabroadly．Themainprobleminfabricatingcoatedconductorarelatticemismatchandthediffusionofoxygenandmetalatom．AbufferlayersisnecessarytopreventNidiffusingandprovideatemplateforthesubsequentgrowthoftheYBCOsuperconductingl

5、ayer．Inthisthesis，wepreparedthefilmsmailyfrommagnetronsputter．First，discussedthepossibilityofdepositingYBi03filmsbymagnetronsputter,analysedsynthesizeandpressingofceremictargets；thenresearchedtheprocessofperparingbufferlayersCe02andsolvedtheproblemofsubstrateoxygenation．Finally,achievedepitaxi

6、altexturedfilms．Themajorcontentsasfollows：1．Significantscientificaswellaspracticalinterestsofthecoatedconductorresearchhavebeenintroduced；2．Theprinciple、classityandapplicationsofmagnetronsputterdeposition，inthisthesis，weadoptedDCsputteringmostly；3．Thermalanalysis(TG—DTA)wasadoptedtocharacterth

7、epowdersheatingprocess．ThephasestructureandfracturedsurfacemorphologycharacteristicsforthecorrespondingbulksandfilmswerestudiedbyXRDandSEM，Moreover,thesmoothandepitaxialtexturedYBi03filmonthesinglecrystalsiliconsubstratewerepreparedusin