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MgB2 超薄膜的制备和性质研究

孙玄 黄煦 王亚洲 冯庆荣

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

孙玄, 黄煦, 王亚洲, 冯庆荣
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  • 利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB2超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率(42K)、上临界磁场Hc2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,Tc(0)降低,(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜,Tc(0) =32.8 K,(42K) =118 cm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜最高的Tc值;对于厚度为10 nm的MgB2膜,Tc(0)=35.5 K,(42K)=17.7 cm,上临界磁场0Hc2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度Jc=1.0107 A/cm2,是迄今为止10 nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB2超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50572001)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CD601004)和国家基础科学人才培养基金(批准号:J0630311)资助的课题.
    [1]

    Nagamatsu J, Nakagawa N, Muranaka T,Zenitani Y,Akimitsu J 2001 Nature 410 63

    [2]

    Larbalestier D C, Cooley L D, Rikel M O, Polyanskii A A, Jiang J, Patnaik S, Cai X Y, Feldmann D M, Gurevich A, Squitieri A A, Naus M T, Eom C B, Hellstrom E E, Cava R J, Regan K A, Rogado N, Hayward M A, He T, Slusky J S, Khalifah P, Inumaru K, Haas M 2001 Nature 410 186

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    Scanlan R M, Malozemoff A P, Larbalestier D C 2004 Proc. IEEE 92 1639

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    ter Brake H J M, Buchholz F I, Burnell G, Claeson T, Crété D, Febvre P, Gerritsma G J, Hilgenkamp H, Humphreys R, Ivanov Z, Jutzi W, Khabipov M I, Mannhart J, Meye H G, Niemeyer J, Ravex A, Rogalla H, Russo M, Satchell J, Siegel M, Töpfer H, Uhlmann F H, Villégier J C, Wikborg E, Winkler D, Zorin A B 2006 Physica C 439 1

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-10
  • 修回日期:  2011-01-20
  • 刊出日期:  2011-04-05

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

  • 1. 北京大学物理学院,应用超导研究中心,人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50572001)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CD601004)和国家基础科学人才培养基金(批准号:J0630311)资助的课题.

摘要: 利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB2超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率(42K)、上临界磁场Hc2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,Tc(0)降低,(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜,Tc(0) =32.8 K,(42K) =118 cm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜最高的Tc值;对于厚度为10 nm的MgB2膜,Tc(0)=35.5 K,(42K)=17.7 cm,上临界磁场0Hc2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度Jc=1.0107 A/cm2,是迄今为止10 nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB2超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景.

English Abstract

参考文献 (34)

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