[發明專利]一種雙層膜超導整流器件的制備方法

無效

• 申請號: 201210046184.6
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102586740A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張媛;劉仁娟;李培剛;沈靜琴;崔燦;唐為華
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/06;C23C14/58
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳小良

技術領域

本發明涉及一種基于載流子濃度調控超導轉變溫度的超導整流器件制備方法，具體是指在外場作用下，控制La_1.8Sr_0.2CuO₄/La_1.9Sr_0.1CuO₄雙層膜結構中載流子濃度遷移，進而改變了雙層薄膜超導轉變溫度，實現整流特性的超導器件的制備工藝。

技術背景

超導材料由于其具有電阻為零的優點，在能源緊張的今天受到越來越多人的關注，微型化器件的出現促使了薄膜材料的研究，能夠將超導薄膜應用到更多的微電子器件這一目標吸引了越來越多的科研工作者對超導薄膜的研究。在對超導材料塊體的研究過程中，人們也逐漸的認識到薄膜材料在實際應用中的優勢，尤其是將超導薄膜材料應用于電子器件。高溫超導薄膜可以在很多器件中得到應用，如紅外探測器，場效應器件，微波器件等。

La_2-xSr_xCuO₄(LSCO)系列超導體，其超導轉變溫度隨載流子濃度的變化可以在很寬的范圍內調控，這一特點對超導體物理機制的研究及在器件中的應用都是非常重要的。以下發明是基于電場對載流子濃度調控，進而改變超導轉變溫度的機制，設計了一種新的器件模型。利用脈沖激光沉積技術，制備了具有La_1.8Sr_0.2CuO₄/La_1.9Sr_0.1CuO₄雙層薄膜器件。并對器件進行了測試，通過施加正反向電場，雙層膜結構的整體超導轉變溫度發生變化，同時表現出整流行為。該器件具有安全、環保、體積小、結構牢固等優點，具有很大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種全物理的可重復性強的超導器件的制備工藝。在本發明中，器件模型La_1.8Sr_0.2CuO₄/La_1.9Sr_0.1CuO₄雙層薄膜結構是利用脈沖激光沉積技術制備的。器件的特性是在低溫下實現整流功能。

本發明是通過下述技術方案得以實現的：

一種雙層膜超導整流器件的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)首先采用單面拋光的SrTiO₃(001)為襯底，并超聲清洗干凈，自然晾干；

(2)利用脈沖激光沉積技術，在PLD球型脈沖激光沉積鍍膜系統中，沉積氣氛為O₂，依次將具有兩種成分分別沉積到SrTiO₃的拋光面上制備雙層薄膜；靶材分別為：La_1.8Sr_0.2CuO₄和La_1.9Sr_0.1CuO₄；本發明中的PLD脈沖激光鍍膜是一種常規的薄膜沉積技術，在工業生產和科學研究實驗室中已經被廣泛的應用于各種薄膜的制備，在行業內為普通技術人員所認識，對于雙層薄膜的厚度則為滿足一般的使用即可，而沉積的時間與薄膜的厚度等有關工藝，都是行業內的常識。

(3)然后將雙層薄膜的一半保護起來，采用HNO₃溶液，腐蝕上層薄膜，使產品表面形成兩種不同成分薄膜的臺階結構。

作為優選，上述一種雙層膜超導整流器件的制備方法的步驟(2)中用脈沖激光沉積鍍膜系統制備薄膜時，參數激光能量為700mJ-900mJ，襯底溫度為630℃-670℃，靶基距為50mm-60mm。作為更佳選擇，步驟(2)中用脈沖激光沉積鍍膜系統制備薄膜時，參數激光能量為800mJ，襯底溫度為650℃，靶基距為55mm，本發明內的參數條件選擇是經多次實驗所得出的結果，相對于其它條件，具有更好的效果。

作為優選，上述一種雙層膜超導整流器件的制備方法的步驟(2)中的沉積速率為5nm/min。

作為優選，上述一種雙層膜超導整流器件的制備方法的步驟(2)中形成La_1.9Sr_0.1CuO₄/La_1.8Sr_0.2CuO₄超導雙層膜，上層與下層薄膜厚度相差100nm-130nm，下層薄膜比上層薄膜的厚度大。