基于載流子調(diào)控的La2-xSrxCuO4超導(dǎo)薄膜器件的性能研究.pdf

1、利用脈沖激光沉積技術(shù)(PLD)在具有(001)取向的Nb摻雜SrTiO3(NSTO)和SrTiO3(STO)襯底上沉積La1.8Sr0.2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4薄膜，制備了La1.8Sr0.2CuO4/NSTO、La1.9Sr0.1CuO4/NSTO薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)和La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4雙層薄膜。利用X射線衍射(X-raydiffractionXRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、低溫測(cè)量

2、系統(tǒng)等分析測(cè)試手段研究了異質(zhì)結(jié)構(gòu)和雙層薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、電學(xué)輸運(yùn)特性。主要研究成果有:
　　 1.利用PLD技術(shù)在STO(001)單晶襯底上分別沉積了La1.8Sr0.2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4薄膜，研究了沉積氧分壓、襯底溫度、激光能量、靶基距、退火溫度等沉積參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，得到生長(zhǎng)LSCO薄膜的最佳工藝條件。
　　 2.在NSTO(001)襯底上分別沉積具有晶格取向的La1.8Sr0.

3、2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4薄膜，制備了La1.8Sr0.2CuO4/NSTO和La1.9Sr0.1CuO4/NSTO薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)這兩種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能進(jìn)行了研究，通過對(duì)兩種不同摻雜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性質(zhì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)這兩種結(jié)構(gòu)的I-V曲線均呈現(xiàn)一定的整流特性，但從I-V得到的Vd-T曲線中看到，兩者的擴(kuò)散勢(shì)隨溫度變化的特性有所不同。通過分析認(rèn)為在相同偏壓下，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變對(duì)這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面處耗盡層變化的影響引起了這兩種結(jié)構(gòu)性能

4、的差異。
　　 3.在具有不同摻雜濃度的NSTO(001)單晶襯底上沉積了La1.8Sr0.2CuO4薄膜，研究了不同襯底對(duì)相同摻雜超導(dǎo)薄膜性能的影響。結(jié)果表明，由于La1.8Sr0.2CuO4和NSTO這兩種具有不同載流子類型的材料接觸后，因載流子中和作用導(dǎo)致La1.8Sr0.2CuO4薄膜中的載流子濃度降低，進(jìn)而引起Tc隨襯底中Nb摻雜濃度的增大而升高，證明了載流子遷移在調(diào)控超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度中起到了一定作用。
　　 4.

5、在STO(001)單晶襯底上沉積了La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4雙層薄膜，研究了雙層薄膜的電學(xué)性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)對(duì)雙層薄膜的界面電輸運(yùn)性能有較明顯的影響。雙層膜的I-V曲線呈現(xiàn)類整流特性，表明電場(chǎng)能夠有效調(diào)控雙層膜的性質(zhì)。在一定的正、負(fù)偏壓下，這兩層薄膜的載流子產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象，各層薄膜載流子濃度相應(yīng)發(fā)生改變，薄膜Tc隨之改變，進(jìn)而與無外加偏壓時(shí)同一溫度下的R-T相比，電阻相對(duì)增大或減小。這種雙層結(jié)構(gòu)的電阻