Bi2201薄膜厚度測定及擇優(yōu)取向的X射線法研究.pdf

1、本文采用分子束外延法(MBE)在MgO(001)單晶基底上制備了Bi2201薄膜,對分子束外延法生長Bi2201薄膜的制備工藝、薄膜的擇優(yōu)取向及其隨厚度的演化情況進行了細致的研究。本文主要研究了以下內(nèi)容:1.研究了分子束外延法制備的Bi2201薄膜的厚度及生長方式。本實驗測量了高真空條件下各蒸發(fā)溫度T的Bi和Cu束源爐的蒸發(fā)速率Γ,修正了經(jīng)典蒸發(fā)速率溫度關系得到ln(Γ·√T)=-C/T+D的非線性模型,使得控制Bi和Cu成分更加精確,

2、制備了Bi2201薄膜。實驗通過薄膜厚度與表面粗糙度之間的關系得出了薄膜的生長模式為混合型(S—K)生長模式,數(shù)據(jù)表明本實驗制備的Bi2201薄膜由層狀生長模式向島狀生長模式轉(zhuǎn)變的臨界厚度為17.347nm(約為7個單胞)。
　　 2.研究了MgO(001)上外延生長的Bi2201薄膜的空間取向。實驗表明薄膜Bi2201(001)面旋轉(zhuǎn)45°后在MgO的(001)面上外延生長,即(001)[100]Bi2201//(001)[1

3、10]MgO生長,這時Bi2201(001)面與MgO(001)面具有面內(nèi)最小的錯配度δ=9.4％。
　　 3.研究了Bi2201薄膜的面內(nèi)取向隨厚度的演化性質(zhì)。通過實驗可知,在厚度小于17.23nm時,薄膜主要以層狀生長為主,表現(xiàn)出單晶性質(zhì),所以Φ掃衍射只表現(xiàn)出一種面內(nèi)的取向。隨著薄膜厚度的增長,薄膜生長方式由原來層狀生長轉(zhuǎn)變?yōu)閸u狀生長,吸附的粒子以球帽狀團簇形核。隨著厚度的繼續(xù)增加,其面內(nèi)出現(xiàn)偏離層狀生長取向的晶粒,實驗測得