[发明专利]一种超导薄膜的制备方法

说明书

本发明的公开一种超导薄膜的制造方法，使用激光器产生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蚀，并形成等离子体羽状物，这些等离子体羽状物向受热基底表面转移，最后形成薄膜。

技术领域

本发明涉及一种超导薄膜的制备方法，具体为YBCO超导薄膜的制备方法。

背景技术

20世纪80年代，临界转变温度在液氮沸点温度之上的高温超导体的发现掀起了一股新的研究热潮。现代电子器件，尤其是集成的电子器件基本以薄膜为基础，高温超导体的发现使人们看到了其应用于电子器件的可能性，此后对高温超导薄膜的制备给予了极大的重视。经过多年的探索，高温超导薄膜取得了重大进展。在所有高温超导体中，钇钡铜氧(YBCO)薄膜受到了更多的重视，得到了快速的发展。与铋系、铊基和汞基高温超导材料相比，YBCO在制备及材料性能方面的优势更为明显。高温超导薄膜的广泛应用将使超导电子学发生根本性变革，超导材料的特殊性能，有可能大大简化超导电子器件的结构，拓宽其应用范围。

发明内容

本发明所以解决的技术问题是，提供一种高性能、低成本、未来能够规模化生产的超导薄膜。

使用激光器产生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蚀，并形成等离子体羽状物，这些等离子体羽状物向受热基底表面转移，最后形成薄膜。成膜过程可分为3个阶段：①激光束与靶材相互作用；②等离子体的在气体气氛中的传输；③等离子体在基底表面沉积、成膜。以富含钡(Ba)和铜(Cu)的非化学计量比的Y-Ba-Cu-O为靶材，采用PLD法沉积了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，显著减少了薄膜的孔密度，改善了微观结构，所得薄膜的临界电流密度(Jc)值超过2MA/cm2(77.3K，0T)。同时，通过该法制备的薄膜需进行进一步的氧气氛退火工艺，才能使薄膜得到充分氧化。

有益效果：

该方法的具有：工艺重复性好、化学计量比精确、具有良好的保成分性；衬底温度要求不高、薄膜均匀性好；激光束能量与功率等易调节、靶材选择范围广的特点。

具体实施方式

使用Brillant B系列：即插即用型3倍频(355nm)，4倍频(266nm)结构激光器，在密封真空或无氧环境中，产生的大功率激光束聚焦并作用于靶材表面，使其表面熔蚀，并形成等离子体羽状物，引导等离子体羽状物向受热基底表面转移，最后形成薄膜。成膜过程可分为3个阶段：①激光束与靶材相互作用；②等离子体的在气体气氛中的传输；③等离子体在基底表面沉积、成膜。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。