直流濺射法快速制備YBCO高溫超導(dǎo)薄膜的研究.pdf

1、YBa2Cu3O7-x(YBCO)高溫超導(dǎo)薄膜在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。在大面積YBCO薄膜的制備中,膜厚均勻性、電學(xué)均勻性是首先考慮的問題。本文從提高薄膜沉積速率以及膜厚均勻性出發(fā),設(shè)計(jì)了多工位盒型靶直流濺射系統(tǒng)。具體研究可以分為以下幾點(diǎn):
　　1.多工位盒型靶直流濺射鍍膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì):對(duì)單軸驅(qū)動(dòng)雙軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)靶基距過大是其沉積速度低下的主要因素。通過改進(jìn),將驅(qū)動(dòng)方式改為轉(zhuǎn)盤式驅(qū)動(dòng),可以將靶基距降低到很小,大大提高

2、薄膜的沉積速率。采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)的盒型靶,使基片在很小的靶基距下也能有效降低負(fù)離子反濺射的損害,保證了薄膜的質(zhì)量。
　　2.用數(shù)學(xué)軟件Matlab對(duì)該系統(tǒng)的膜厚分布進(jìn)行仿真與計(jì)算,對(duì)基片動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下膜厚分布進(jìn)行對(duì)比,對(duì)靶基距、壓強(qiáng)、基片公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)速度比等因素對(duì)膜厚分布的影響進(jìn)行仿真,旨在提出解決膜厚分布均勻性的具體方案。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)仿真模型進(jìn)行修改,旨在用仿真數(shù)據(jù)來指導(dǎo)實(shí)際的方案設(shè)計(jì)。
　　3.分析了溫度、壓強(qiáng)

3、、薄膜厚度、退火方式、基片公轉(zhuǎn)速度等對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響,得到了電學(xué)性能良好的薄膜。在多工位盒型靶直流濺射鍍膜系統(tǒng)中,薄膜沉積速率提高了4倍以上。同時(shí)在兩英寸基片上獲得了面內(nèi)起伏小于3％的薄膜,并提出了有效解決大面積薄膜均勻性的具體方案。根據(jù)多工位盒型靶直流濺射系統(tǒng)獨(dú)特的設(shè)計(jì)和構(gòu)造,提出了切實(shí)可行的提高薄膜質(zhì)量的方法。在 LaAlO3(LAO)單晶基片上獲得了臨界電流密度Jc≥2.5 MA/cm2(77 K0 T500 nm)的YBCO薄膜