[發(fā)明專利]一種超導(dǎo)薄膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611101237.4
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN108149202A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房毅
• 申請（專利權(quán)）人: 山東元盛坤超導(dǎo)材料科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/08
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本發(fā)明的公開一種超導(dǎo)薄膜的制造方法，使用激光器產(chǎn)生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蝕，并形成等離子體羽狀物，這些等離子體羽狀物向受熱基底表面轉(zhuǎn)移，最后形成薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)薄膜的制備方法，具體為YBCO超導(dǎo)薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代，臨界轉(zhuǎn)變溫度在液氮沸點(diǎn)溫度之上的高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)掀起了一股新的研究熱潮。現(xiàn)代電子器件，尤其是集成的電子器件基本以薄膜為基礎(chǔ)，高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)使人們看到了其應(yīng)用于電子器件的可能性，此后對高溫超導(dǎo)薄膜的制備給予了極大的重視。經(jīng)過多年的探索，高溫超導(dǎo)薄膜取得了重大進(jìn)展。在所有高溫超導(dǎo)體中，釔鋇銅氧(YBCO)薄膜受到了更多的重視，得到了快速的發(fā)展。與鉍系、鉈基和汞基高溫超導(dǎo)材料相比，YBCO在制備及材料性能方面的優(yōu)勢更為明顯。高溫超導(dǎo)薄膜的廣泛應(yīng)用將使超導(dǎo)電子學(xué)發(fā)生根本性變革，超導(dǎo)材料的特殊性能，有可能大大簡化超導(dǎo)電子器件的結(jié)構(gòu)，拓寬其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所以解決的技術(shù)問題是，提供一種高性能、低成本、未來能夠規(guī)模化生產(chǎn)的超導(dǎo)薄膜。

使用激光器產(chǎn)生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蝕，并形成等離子體羽狀物，這些等離子體羽狀物向受熱基底表面轉(zhuǎn)移，最后形成薄膜。成膜過程可分為3個(gè)階段：①激光束與靶材相互作用；②等離子體的在氣體氣氛中的傳輸；③等離子體在基底表面沉積、成膜。以富含鋇(Ba)和銅(Cu)的非化學(xué)計(jì)量比的Y-Ba-Cu-O為靶材，采用PLD法沉積了YBCO薄膜。富含的Ba和Cu可以改善薄膜中Ba元素和Cu元素的缺失，顯著減少了薄膜的孔密度，改善了微觀結(jié)構(gòu)，所得薄膜的臨界電流密度(Jc)值超過2MA/cm2(77.3K，0T)。同時(shí)，通過該法制備的薄膜需進(jìn)行進(jìn)一步的氧氣氛退火工藝，才能使薄膜得到充分氧化。

有益效果：

該方法的具有：工藝重復(fù)性好、化學(xué)計(jì)量比精確、具有良好的保成分性；襯底溫度要求不高、薄膜均勻性好；激光束能量與功率等易調(diào)節(jié)、靶材選擇范圍廣的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

使用Brillant B系列：即插即用型3倍頻(355nm)，4倍頻(266nm)結(jié)構(gòu)激光器，在密封真空或無氧環(huán)境中，產(chǎn)生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蝕，并形成等離子體羽狀物，引導(dǎo)等離子體羽狀物向受熱基底表面轉(zhuǎn)移，最后形成薄膜。成膜過程可分為3個(gè)階段：①激光束與靶材相互作用；②等離子體的在氣體氣氛中的傳輸；③等離子體在基底表面沉積、成膜。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。