高温超导薄膜的制备条件探索-MgO和蓝宝石衬底上制备T1系高温超导薄膜

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1、摘要T1—2212高温超导薄膜是近年来的研究热点之一，它具有临界温度高，临界电流密度高，表面电阻低，在空气中性质稳定等特点，适合于微波领域的应用。这也就要求薄膜在匹配衬底上具有很好的外延生长(C轴取向)和晶面内部生长。本文主要从微波应用的角度对高温超导薄膜T卜2212的制备条件进行了实验，尝试了LaAl03之外的衬底，克服了升降温度时的结构相变、介电常数高的缺点；采用了新的溅射退火方式，改善了结晶薄膜的特征参数。利用射频磁控溅射，在MgO(001)和蓝宝石(Y一彳厶a，1102和0001)衬底上，制备ce如缓冲层。通过改变衬底温度、溅射功率、溅射气压、溅射时间等参数，探索最佳的薄膜生长条件。将

2、生成的ce02薄膜进行了x射线衍射0—20扫描分析，得出在7000c衬底温度、120W的溅射功率、6Pa溅射气压下(溅射2小时)制成的Ce02缓冲层的外延生长状况最好。在上述最佳条件下，在两种衬底上制备了Ce晚缓冲层。之后，利用两步法制备T1-2212薄膜。首先，使用离轴直流溅射制备非晶态的预制T1—2212薄膜，然后在氩气中低温退火4—6小时形成结晶态的高温超导膜。利用X射线衍射分析了超导薄膜的结晶状态，表明所得的薄膜是良好的C轴取向外延单晶薄膜。测量了两种样品的临界参数，得到在MgO和蓝宝石(1102)衬底上超导薄膜的临界温度尼分别为103．4K和104．2K，临界电流密度乃(77K，OT

3、)分别为2．37x106A／cm2和1．76x106A／cm2，蓝宝石上超导薄膜的微波表面电阻Rs(77K，IOGHz)为725压2。关键词：高温超导薄膜T1—2212Ce02缓冲层蓝宝石基片ldgO基片磁控溅射AbstractHi曲TemperatureSuperconductingfilmT1·2212isbecomingmoreandmotepopulartheseyears，thehightransitiontemperatureTc，criticalcurrentdensitydc，lowsurfaceresistanceandstableeharac。terintheairmade

4、itquitesuitableformicrowaveapplications．Inthiscondition,thefilmmusthavegoodC-axisepitaxialstructureandin—surfacestructureonsubstrates．Inthisarticle，wetryseveralexperimentsOnthepreparationconditionofTI-2212thinfilmfrommicrowaveapplicationpohnofview．Toavoidstructurephasetransitionandllighpermittivity,

5、weu∞othersubstratesratherthanLaAl03．Also，newsputteringandpost-annealingprocessareusedinourexperimentstoenhancethetransitionparametersofsuperconductingthinfill．TheCe02bufferlayerisdepositedonMgO(001)andsapphire(y-A12D3，1102andO001)substrates，byRFmagnetroncontrolledspuRedrlgwithdifferenttemperatures，d

6、ifferentsputteringpowers，differentpressuresandtimeinordertogetagoodepitaxialstructure．AfteranalyzedtheresultsofeachbufferlayersusingX-raydiffraction0-20Scan,cascanand驴scan,wemadeaconclusionthat7000C、120W、6Pa(2hours)isthemostsuitableconditionforthebufferlayerepitaxialgrowth．AfterdepositingCe02bufferl

7、ayeronsubstratesInthiscondition,weprepareTI-2212thinfilmbytwostepsprocess：theprecursorfilmisdepositedbyoff-axisDCmagnetronsputtering，andthecrystalstmctareisformedbylowtemperaturepost—annealingprocessf