MgB_2超导膜:几种制备方法和样品性质表征

分别利用化学气相沉积、脉冲激光沉积和电泳技术在氧化物单晶基片MgO(111)和c-Al2O3上制备了MgB2超导薄膜和厚膜.所制备的样品均为c轴取向生长或c轴织构生长.三种方法制备的样品的零电阻转变温度分别为38,38.4和39 K.薄膜的临界电流密度在15 K,0T时高达107A/cm2,达到了目前国际报道的最好水平.薄膜的微波表面电阻Rs在10 K,18 GHz下约为100 μΩ,可以和高质量的YBCO薄膜的Rs值相比拟.

MgB2超导膜的厚度与其Jc(5K，0T)的关系

通过混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition,HPCVD),在(000l)SiC衬底上制得一系列从10 nm到8μm的MgB2超导膜样品,并对它们的形貌、超导转变温度Tc和临界电流密度Jc与膜厚度的关系进行了研究.观察到Tc随膜厚度增加上升到最大值后,尽管膜继续增厚,但Tc值保持近乎平稳,而Jc则先随膜厚度增加上升到最高值后,继而则随膜的厚度的增加而下降.MgB2膜的Tc(0)和Tc(onset)值与膜厚的关系基本一致,Tc(0)在膜厚为230 nm处达到最大值Tc(0)=41.4 K,而Jc(5K,0T)在膜厚为100 nm时达到最大值,Jc(5 K,0 T)=2.3×108A·cm-2,这也说明了我们能用HPCVD方法制备出高质量干净MgB2超导膜.本文研究的超导膜厚度变化跨度非常大,从10 nm级的超薄膜到100 nm级的薄膜,再到几微米的厚膜,如此Tc和Jc对膜厚度变化的依赖就有了较完整、成体系的研究.并且本文的工作对MgB2超导薄膜制备的厚度选取具有实际应用意义.

利用电泳法在金属基底上制备MgB_2超导厚膜

利用电泳技术在高熔点金属基底Ta,Mo和W上制备MgB2 超导厚膜 .厚膜中的MgB2 晶粒结合紧密 ,粒度小于1μm ,呈随机取向生长 .电阻测量表明沉积在Ta ,Mo,W上的MgB2 厚膜的超导起始转变温度分别为 3 6.5K ,3 4.8K ,3 3 .4K ,对应的转变宽度为 0 .3K ,1.5K和 2 .0K .三种基底上制备的MgB2 厚膜的临界电流密度在不同温度下随外磁场的变化情况基本相同 ,MgB2 Mo厚膜的临界电流密度在 5K ,1T时可达 1.2× 10 5A cm2 .本工艺可以随意控制膜的厚度、形状、大小 ,也可进行双面沉积 ,且制备出的MgB2 厚膜的超导性能优良 ,为MgB2