PDF《多层膜外退火方法制备 ！＂#$ 超导薄膜 ！》

多层膜外退火方法制备 !"#$ 超导薄膜! 余增强! 吴克马小柏 聂瑞娟 王福仁 (北京大学物理学院, 人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 "##$%") (&##' 年(月&日收到;

&##' 年'月") 日收到修改稿) 报道了利用电子束蒸发的 *+,- 多层膜作为前驱体, 然后退火制备 *+-& 薄膜的工作.

实验中发现, 采用翻转 膜面的退火处理方式可以有效地避免降温过程中 *+ 蒸气在薄膜表面形成的颗粒凝结, 由此稳定地实现了面积为 "# //

0 "# //, 均匀、 平整的超导薄膜的制备, !1 达(2 3, 转变宽度为 #4$ 3, 在2! /

0 2! / 的区域内薄膜的平均粗 糙度小于 "# 5/. 为了便于后续器件制作过程中的微加工工艺, 研究了膜厚小于 "###

6 时薄膜的成相规律, 发现当 样品厚度减薄后, !1 会有明显降低. 通过调整前驱薄膜中的不同分层厚度, 仍可实现转变温度达 (#

3 以上、 厚度 约'##

6 的*+-& 薄膜, 在&#

3 时的临界电流密度为 &47

0 "#' 8,1/& . 关键词:*+-& 薄膜,外退火,超导成相,表面形貌 %&'':%7(#,%7%2,%7%#,%7"# !国家重点基础研究发展计划 ()%() 项目 (批准号: &##'9-'#"##%) 和高等学校博士科学点专项科研基金资助的课题 . ABC@. DE@.

15 "4 引言&##" 年转变温度达 ()

3 的*+-& 超导电性的发 现["] , 引发了人们对于超导研究的新一轮热潮. 随 着人们对于其包括双能隙在内的各种基本物理性质 逐渐达成共识 [&―""] , *+-& 在应用推广领域中的研究 获得了更大的重视 ["&―"%] . 其中在超导电子学领域, 由于其相对于高温超导体较长的相干长度, 简单的 二元结构以及无晶界弱连接问题, 使人们对 *+-& 的应用前景普遍看好 ["&] . 而&#

3 左右的工作温度, 可以方便地运行在小型制冷机的平台之上, 应用成 本较传统低温超导器件大为降低. 在过去的一年中, 基于 *+-& 薄膜的超导器件 研究得到了飞速发展. 利用低温 ?@) 薄膜完全可以适用于制冷机条件下器件运行 图:不同厚度和分层方式下制备的前驱薄膜退火处理后样品 的"6 对比 的需要! :C 结论利用电子束蒸发 >?7@ 多层前驱膜后退火的方 法, 我们成功制备出了 !6 达%'

8 的>?@) 超导薄 膜! 实验中发现, 采用膜面翻转的方式可以明显减 小降温过程中 >? 颗粒在表面的凝结, 从而实现了 面积为 "# -- A "# -- 均匀、 平整样品的制备, 在'"-A'" - 的区域内薄膜的平均粗糙度小于 "# /-! 对于厚度小于 "###$ 的>?@) 薄膜, 因边界杂相的影 响加强, !6 会有所降低;

而减少每个单层的厚度后 可以有利于退火过程中 >? 层和 @ 层的互扩散成 相, 从而一定程度上提高其超导性能! 在此基础上, 制备出了 !6 约%) 8, 转变宽度为 "

8 的=##$ 的薄 膜样品, 其在 )#

8 时的临界电流密度为 )C: A "#= ;

76-) ! 作者感谢经光银、 包魁、 张会珍等人在薄膜表面形貌观 测上给予的帮助! ' " ' " 期 余增强等:多层膜外退火方法制备 >?@) 超导薄膜 01.2&#.2 3,4*2%2&'( ) 566!78 [5] 9(:' 1-&;

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