mgb_混合物理化學(xué)氣相沉積法

1、MgB_混合物理化學(xué)氣相沉積法混合物理化學(xué)氣相沉積法超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為39K的MgB2超導(dǎo)體，自從2001年[1]發(fā)現(xiàn)后就倍受青睞，引起了人們廣泛的研究興趣。從理論研究角度知道它的超導(dǎo)機(jī)理仍是電子聲子相互作用為主的BCS機(jī)制，首先它是被確切證明具有兩個(gè)來自不同能帶的兩個(gè)超導(dǎo)能隙的超導(dǎo)體[2]，關(guān)于它的超導(dǎo)電性的物理研究很有意義。另一方面，由于其具有較長的相干長度（~5nm）[3]、晶界間不存在弱連接、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、有高的轉(zhuǎn)變溫度、高的

2、臨界電流密度和高的上臨界磁場[47]等優(yōu)勢，在超導(dǎo)電子學(xué)和高場應(yīng)用上都有著潛在的應(yīng)用前景。目前對于MgB2超導(dǎo)薄膜的制備方法有脈沖激光沉積（PLD）[8]、磁控濺射(MagronSputtering)[9]、分子束外延(MBE)[10]、電子束蒸發(fā)(EBeam)[11]和化學(xué)氣相沉積（CVD）[12]等諸多方法。概括起來可分為兩種：一種是兩步法即外延生長如PLD，先用激光濺射沉積出硼膜，再在Mg蒸氣中退火反應(yīng)生成MgB2薄膜。另一種是原

3、位生長如CVD，直接在襯底上沉積出MgB2薄膜，此法易于實(shí)現(xiàn)多層加工，但超導(dǎo)性質(zhì)稍差一些。而混合物理化學(xué)氣相沉積方法（HybridPhysicalChemicalVapDeposition簡稱HPCVD）已經(jīng)被證明是一種行之有效的技術(shù)用以制備高質(zhì)量MgB2薄膜[1314]，它具有維持高M(jìn)g蒸氣壓混合物理化學(xué)氣相沉積法，避免氧污染，原位制備薄膜，高重復(fù)率，沉積速度快，設(shè)備簡單，薄膜超導(dǎo)性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。我們用HPCVD方法在SiC襯底上成功

4、制備了Tc(0)高達(dá)40.4K的MgB2薄膜。經(jīng)過XRD衍射譜分析，我們發(fā)現(xiàn)薄膜中含有Mg單R~T曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論圖1為厚度是150nm的SiC襯底MgB2薄膜樣品的X射線2掃描結(jié)果。從圖1中可以看出混合物理化學(xué)氣相沉積法，衍射譜中除了SiC襯底峰之外，觀測到了MgB2的(001)(002)和(101)峰，還有Mg和B雜相的衍射峰。MgB2(001)和(002)較強(qiáng)峰的出現(xiàn)說明薄膜具有較好的C軸取向，而較弱的MgB2(101)峰的出

5、現(xiàn)表明膜中有一定量的非外延的結(jié)構(gòu)MgB2存在。具體見接下來的SEM討論。同時(shí)還觀測到薄膜中有少量的未參與反應(yīng)的單質(zhì)Mg和B，其中B的出現(xiàn)可能是由于薄膜生長結(jié)束后未參與反應(yīng)的B原子沉積在薄膜表面。同時(shí)衍射圖里沒有MgO衍射峰，表明在X射線衍射分辨范圍內(nèi)樣品沒有氧污染。圖1150nm厚的SiC襯底MgB2薄膜的X射線衍射圖圖2（a）為MgB2薄膜樣品斷面SEM像；(b)為MgB2薄膜樣品的SEM照片(b)中的插圖為薄膜表面整體形貌。從圖2（