雙加熱器混合物理化學氣相沉積MgB-,2-超導薄膜.pdf

1、本文首次成功地采用雙加熱器混合物理化學氣相沉積MgB2超導薄膜，因為B2H6的分解溫度(460℃～600℃)、Mg源的熔融溫度(648℃)、以及Mg蒸氣與B蒸氣的反應生成MgB2的溫度不同；采用雙加熱器，可以進一步減少MgB4，MgB7等雜質(zhì)相的生成，在控制雜質(zhì)上，這種方法取得了較好的效果。在襯底溫度分別為740℃、760℃、780℃和800℃的條件下制備了MgB2超導樣品，其中在襯底溫度為740℃和800℃的兩塊樣品不具有超導電性，襯

2、底溫度為760℃和780℃的兩塊樣品具有超導電性，但是襯底溫度為760℃的樣品其晶粒較大，結(jié)晶化程度不高，表面比較粗糙，晶粒間有孔隙，超導性質(zhì)不穩(wěn)定。在低溫電阻測試系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)了一個非常奇怪的現(xiàn)象：當溫度降低到144.47K的時候，電阻發(fā)生較大幅度的降低，當溫度降低到121.86K時，此時電阻降低為最小值為4.603328×10-3Ω。直到118.31K時，電阻值才開始上升為0.1845664Ω，然后電阻繼續(xù)上升，直到穩(wěn)定在1.5左右。

3、該樣品開始轉(zhuǎn)變溫度為21.37K，零電阻溫度為16.97K，轉(zhuǎn)變寬度為4.4K，遠低于MgB2的理論值39K.樣品三(襯底溫度為780℃)具有良好的超導電性，在整個低溫系統(tǒng)測量過程中，樣品的電阻比較穩(wěn)定，起始轉(zhuǎn)變溫度為28.56K，零電阻溫度為24.68K。其轉(zhuǎn)變寬度為3.88K。轉(zhuǎn)變寬度相對較小，但臨界溫度較低。兩塊具有超導電性的MgB2超導薄膜的超導轉(zhuǎn)變溫度都比較低，這是由于系統(tǒng)的各種實驗參數(shù)還不夠優(yōu)化的結(jié)果。比如襯底溫度、氣流量、

4、氣壓等。這些條件對沉積MgB2超導薄膜的質(zhì)量具有很大的影響。結(jié)果表明這種方法能夠制備大面積的MgB2超導薄膜。并且本文所用的雙加熱器混合物理化學氣相沉積一步法與當前的微電子工藝相兼容，有利于實現(xiàn)MgB2超導薄膜在微電子器件方面的應用。 另外，本文在四引線法的基礎上，用Q-basic語言編程對整個低溫臨界溫度自動測量系統(tǒng)進行自動控制。為了保持電流與電壓的同步，采取了外部同步，即根據(jù)2182納伏表和2400電流表的延遲，在程序中利用