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Tl-2212高温超导薄膜是近年来的研究热点之一,它具有临界温度高,临界电流密度高,表面电阴低,在空气中性质稳定等特点,适合于微波领域的应用。这也就要求薄膜在匹配衬底上具有很好的外延生长(C 轴取向)和晶面内部生长。本文主要从微波应用的角度对高温超导薄膜Tl-2212的制备条件进行了实验,尝试了LaAlO<,3>之外的衬底,克服了升降温度时的结构相变、介电常数高的缺点;采用了新的溅射退火方式,改善了结晶薄膜的特征参数。
利用射频磁控溅射,在MgO(001)和蓝宝石(γ-Al<,2>O<,3>,1102和0001)衬底上,制备CeO<,2>缓冲层。通过改变衬底温度、溅射功率、溅射气压、溅射时间等参数,探索最佳的薄膜生长条件。将生成的CeO<,2>薄膜进行了X射线衍射θ-2θ扫描分析,得出在700℃衬底温度、120W的溅射功率、6Pa 溅射气压下(溅射2小时)制成的CeO<,2>缓冲层的外延生长状况最好。在上述最佳条件下,在两种衬底上制备了CeO<,2>缓冲层。之后,利用两步法制备Tl-2212薄膜。首先,使用离轴直流溅射制备非晶态的预制Tl-2212薄膜,然后在氩气中低温退火4~6小时形成结晶态的高温超导膜。利用X射线衍射分析了超导薄膜的结晶状态,表明所得的薄膜是良好的C轴取向外延单晶薄膜。测量了两种样品的临界参数,得到在MgO和蓝宝石(1102)衬底上超导薄膜的临界温度Tc分别为103.4K和104.2K,临界电流密度Jc(77K,OT)分别为2.37×10<6>A/cm<2>和1.76×10<6>A/cm<2>,蓝宝石上超导薄膜的微波表面电阻Rs(77K,10GHz)为725μΩ。