[发明专利]一种纳米结构超导复合薄膜及其制备方法

摘要

本发明提供了一种纳米结构超导复合薄膜及其制备方法。本发明所提供的纳米结构超导复合薄膜是通过磁控与脉冲激光共沉积工艺将超导材料与非超导纳米材料共同沉积在基片上而形成；所述基片为SrTiO3、LaAlO3、MgO或柔性金属基带等；所述超导材料为REBa2Cu3O7‑x（RE=Y、Gd、Nd、Sm等稀土元素）或(LaSr)2CuO4等，所述非超导纳米材料为MgO、CeO2、Y2O3、BaZrO3和BaSnO3中的至少一种。本发明通过磁控和脉冲激光共溅射方法，在薄膜生长过程中实时调节磁控和激光溅射参数来实现对引入缺陷分布情况的控制，最终实现对超导复合薄膜微结构及超导性能调控的目的。

主权项

一种纳米结构超导复合薄膜，其特征是，所述纳米结构超导复合薄膜是通过磁控与脉冲激光共沉积工艺将超导材料与非超导纳米材料共同沉积在基片上而形成；所述基片为SrTiO3、LaAlO3、MgO或柔性金属基带；所述超导材料为REBa2Cu3O7‑x或(LaSr)2CuO4，REBa2Cu3O7‑x中RE为Y、Gd、Nd或Sm；所述非超导纳米材料为MgO、CeO2、Y2O3、BaZrO3和BaSnO3中的至少一种；上述纳米结构超导复合薄膜是通过以下方法制备而成：a、选取基片并进行清洗；b、将基片置于磁控与脉冲激光共沉积装置中；同时在磁控与脉冲激光共沉积装置中的磁控靶位上设置超导靶材，在激光靶位上设置非超导纳米靶材；或者在磁控靶位上设置非超导纳米靶材，在激光靶位上设置超导靶材；c、打开磁控溅射电源和脉冲激光溅射电源，通过磁控与脉冲激光共溅射工艺在基片上沉积形成非超导纳米结构掺杂的超导复合薄膜；步骤c中沉积超导复合薄膜的具体工艺条件为：将磁控与脉冲激光共沉积装置的真空室抽真空至（0.01~100）×10‑4 Pa，设置磁控靶基距为1~10cm，激光靶基距为1~10cm；向真空室内充入氩气和氧气，所充入氩气和氧气的流量均为10~100sccm；控制磁控溅射功率为0~150W，脉冲激光溅射功率密度为0~5J/cm2，脉冲激光频率为1~10Hz；设置溅射气压为1~100Pa，超导复合薄膜的生长温度为500~1000℃；d、对所形成的非超导纳米结构掺杂的超导复合薄膜进行退火处理；退火处理是在氧气气氛下进行的，退火温度为400~600℃，退火时间为30~120min。