c-軸擇優(yōu)YBCO薄膜的面內(nèi)取向生長機(jī)理及控制.pdf

1、YBa2Cu3O7-δ(YBCO)晶體是一種包含氧空位的正交結(jié)構(gòu)，它具有高度的各向異性，并且電流的傳導(dǎo)被限制在CuO面(即a-b面)，因此沿CuO面?zhèn)鲗?dǎo)的電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沿c軸傳導(dǎo)的電流密度。這種特性對于MgO、SrTiO3、LaAlO3等襯底上生長的YBCO薄膜的超導(dǎo)性能具有重要的意義，如MgO(100)單晶是生長YBCO薄膜最典型的基片，所生長的薄膜被廣泛的應(yīng)用于電子及微波領(lǐng)域，為其提供了一種氧化物薄膜外延生長的機(jī)制。最重要的是在M

2、gO(100)上生長c軸取向YBCO薄膜的工藝窗口較大，使其在工業(yè)應(yīng)用方面具有潛在的價值。
　　 由于YBCO薄膜沿著a-b面方向相對于c軸方向具有較小的相干長度，因此YBCO薄膜的a-b面內(nèi)取向排列對薄膜超導(dǎo)性能有很大的影響。我們的研究表明，面內(nèi)取向的雜亂是造成YBCO薄膜臨界電流密度Jc下降的主要原因。c軸生長且面內(nèi)取向嚴(yán)格有序的YBCO薄膜對實際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的意義，想要真正實現(xiàn)薄膜的應(yīng)用價值我們首先要解決YBCO薄膜與

3、MgO襯底之間的晶格失配。
　　 最近，我們采用最佳的脈沖激光沉積工藝并引入YSZ過渡層來調(diào)控(100)MgO上c軸取向生長的YBCO薄膜的面內(nèi)取向。通過一系列實驗我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)襯底溫度提高到810℃時，直接在(100)MgO生長的YBCO薄膜面內(nèi)為0°角取向排列，而當(dāng)引入YSZ過度層后，采用合適的工藝條件我們得到了面內(nèi)45°取向擇優(yōu)的YBCO薄膜。不論是0°取向還是45°取向的YBCO薄膜都具有重要的應(yīng)用價值，比如在許多電子器件