[发明专利](103)取向的钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导技术领域，更具体地说，涉及一种(103)取向的钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法。

背景技术

钇钡铜氧超导体(YBCO)的化学式为YBa₂Cu₃O_7-δ，是一种高温超导体材料，超导临界转变温度约90K。YBCO超导相是类似于ABO₃型的畸变钙钛矿结构，但是由于氧原子的缺失，其晶体结构具有正交特性，属于第二类超导体。YBCO高温超导材料的室温晶格常数大约为a＝0.38227nm，b＝0.38872nm和c＝1.1680nm。

YBCO薄膜的制备方法有多种，一般采用真空沉积技术在与YBCO晶格常数比较接近的单晶基片上进行外延生长。(100)取向的MgO单晶基片是目前在电子和微波电子工业中的常用基片，具有价格低、微波损耗小等特点。PLD方法可以在600～750℃基片温度和适当的氧气氛下，在(100)取向的MgO单晶基片上原位外延生长c轴和a轴取向YBCO薄膜。但是，YBCO是一种具有畸变钙钛矿结构的多元铜氧化物，性能与成分以及相结构有很大关系。在600～750℃下，由于(100)取向的MgO单晶基片和(103)取向的YBCO的晶格常数相差较大，晶格匹配度较差，因此，现有技术不能在(100)取向的MgO单晶基片上直接原位外延生长(103)YBCO高温超导薄膜。

现有技术中，(103)YBCO薄膜的制备一般采用(110)取向的SrTiO₃或(110)取向的MgO单晶基片作为衬底来诱导(103)取向的YBCO的外延生长。例如，先将单晶SrTiO₃沿(110)切割得到沉积的基片，然后采用真空沉积技术外延生长出(103)YBCO薄膜[Appl.Phys.Lett.64，(1994)1286；Physica C 323，(1999)51-64]。由于SrTiO3或MgO单晶基片的自然解理面为(100)，制备(110)取向的SrTiO₃或MgO单晶基片比较困难而且成本较高；此外，在(110)取向SrTiO₃或MgO单晶基片上制备的YBCO薄膜会诱导薄膜在(103)和(103)二种方向上生长，薄膜表面比较粗糙，超导性能也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种(103)取向的钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，该方法在(100)取向的MgO单晶基片直接原位外延生长(103)取向的YBCO高温超导薄膜。

本发明提供一种(103)取向的钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，包括：

将(100)取向的MgO单晶基片放置在真空沉积装置生长室的样品台；

以YBa₂Cu₃O_7-δ为靶材，先抽生长室真空度至10^-3～10^-6Pa之间，再向所述生长室中通入工作气体氧气至2～10Pa的压强、样品台温度加热至800～850℃区间，在所述(100)取向的MgO单晶基片上沉积生长出(103)取向的钇钡铜氧高温超导薄膜。

优选的，所述在所述(100)取向的MgO单晶基片上沉积钇钡铜氧高温超导薄膜后还包括：

向所述生长室内通入氧气，将所述沉积有钇钡铜氧高温超导薄膜的(100)取向的MgO单晶基片在450～550℃的温度、0.8～1.5×10⁵Pa的压强下保温0.5～2h。

优选的，所述真空沉积装置为脉冲激光沉积仪。

优选的，所述脉冲激光沉积仪的脉冲激光能量密度为2～3J/cm²。

优选的，所述脉冲激光沉积仪的激光频率为1～5Hz。

优选的，所述沉积钇钡铜氧高温超导薄膜时的压强为4～8Pa。

优选的，所述沉积钇钡铜氧高温超导薄膜时的压强为5Pa。

优选的，所述沉积钇钡铜氧高温超导薄膜时的温度为800～830℃。

优选的，所述沉积钇钡铜氧高温超导薄膜时的温度为810℃。

优选的，所述沉积钇钡铜氧高温超导薄膜的时间为0.5～5h。