PDF《直流磁控溅射一步法原位制备 ！＂#$ 超导薄膜 ！》

直流磁控溅射一步法原位制备 !"#$ 超导薄膜! 马平 刘乐园 张升原 王昕 谢飞翔 邓鹏聂瑞娟 王守证 戴远东 王福仁 (人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京大学物理系, 北京 !""#$!) (%""! 年$月%" 日收到;

%""! 年#月&日收到修改稿) 用'()% 靶, 控制直流磁控溅射工作在异常辉光放电或弧光放电状态, 在*+,-.

/ 衬底上原位一次性得到了 '()% 超导薄膜, 其起始转变温度为 /%0, 零电阻温度为 !102 关键词:高温超导体,超导薄膜,磁控溅射,二硼化镁 %&'':$3$"4,$3$1,#!!15 ! 国家高技术研究发展计划 (批准号: #6/758"1"!"!) 和国家重点基础研究 (&$/) 专项经费 (批准号: 9!&&&"636"&, 9!&&&"636"$) 资助的课题

2 ! 引言具有较高性价比的二元金属间化合物 '()% 材 料的超导电性 [!, %] 被发现后, 立即受到了研究者们的 广泛重视2 先后研究了它的各种超导特性 [/, 3] , 从确 定其为空穴型超导体 [1] 、 用)的同位素效应验证其 超导机制也是在经典的 )5* 理论框架之中 [6] , 到更 进一步测定其临界磁场 [$] 、 研究其结构对超导电性 的影响 [#] 以及元素替代的可能效果 [&, !"] 等等2 但由 于'( 和)的单质及其二元化合物本身的特性, 使 得人们目前还难以获得高质量、 较为理想的 '()% 单晶或多晶块材, 这给深入进行 '()% 材料的超导 电性的研究带来了困难2 因此, 做出高质量的 '()% 外延薄膜就显得非常必要2 另外, 在超导电子学器件方面的巨大的潜在应 用价值, 如制备基于 结和异质结的器件 等, 也需要'()% 的高质量的薄膜, 特别是外延薄膜2 在'()% 薄膜的制备方面, 0A@( 等[1] 最早在*+,-./ (*,.) 和BC% ./ 衬底上分别做出了 !D 达/&

0、 具有 (!"!) 和(""!) 取向的 '()% 薄膜, 随后又有在包 括*- [!!, !%] ,*,. [1, !/―!1] ,BC% ./ [1, !!, !3, !$, !#] ,EABC./ [!3] , *-5 [!6] , '(. [!6, !#] 等在内的多种衬底上做出了 !D 在!!―/&0 之间的 '()% 薄膜的报道2 这些工作中, 除 了文献 [!$] 是用电子束蒸镀的方法外, 其余全是用 激光蒸镀的方法来制备薄膜的, 而且都需要经过异 位或原位在高温和富 '( 的气氛中进行后处理后, 才能得到具有零电阻 !D 的'()% 薄膜2 由于二次处理对环境气氛要求较严格, 使得薄 膜的制备显得相当不容易2 另外, 激光蒸镀时, 由于 喷溅效应, 膜表面都会有较多的大尺寸颗粒而变得 粗糙, 对于制作器件等应用也不利2 从应用需要的角度来说, 像制备 结和 多层结构等方面的应用, 及各种基础研究的需要, 都 希望能在原位一次性得到具有很好结构和取向的外 延薄膜2为此, 本工作用直流磁控溅射的方法在 *,. 衬底上制备出了结晶的 '()% 超导薄膜2 % 实验方法 将&&F&G的'( 粉与 &&F&&&&G的)粉按 '()% 化学计量比混合均匀后, 用/"'HA 压力成型, 再用 ';

片包上, 封在不锈钢容器中, 将容器抽真空至 !HA 后置于箱式炉中, 升温至 $1"I 烧/? 后, 得到 3"JJ K 3JJ 的'()% 平面靶2 该靶室温电阻小于 !!, 用L射线检验 (见图 !) , 表明其中主要成分为 '()% , 含有少量 '(.2 直流磁控溅射装置为上靶式2 溅射气体为高纯 B+ 气, 气压 1"HA2 工作时, 溅射电压和电流分别在 1"―%""4 和"F1―%B 之间2 衬底基片为 !"JJ K 1JJ K !JJ 的*,. (!"")

2 衬底温度为 31"I, 沉积速率为 1"@JMJ-@2 第1! 卷第%期%""% 年%月!"""7/%&"M%""%M1! ("%) M"3"67"3 物理学报B5,B HNO*P5B *PQP5B 4;