溶胶-凝胶法制备YBCO/LNO/YBCO薄膜的研究

摘要

以钇钡铜氧YBa2Cu3O7-x(YBCO)为基底的多层膜结构在微电子行业具有潜在的应用前景。但是在YBCO多层膜的制备过程中，多层膜之间的膜界面处易产生扩散，薄膜膜层厚度控制困难，工艺重复性较差，因而制备成本高难以推广。 本文采用溶胶-凝胶法制备YBCO/LNO(LaNiO3)/YBCO三层膜结构，并结合化学修饰法对三层膜结构进行了微细加工。首先，采用低氟溶胶-凝胶法制备YBCO薄膜，研究了热处理的氧气氛、热处理温度对YBCO性能的影响，发现在700～800℃范围内均获得了具有良好超导性能的YBCO薄膜(Jc＞1MA/Cm2)，并且在每个热处理温度下部有一个最佳的氧分压值。其中，775℃、78Pa条件下获得的YBCO薄膜Jc值最高，接近10MA/cm2。随后，在LaAlO3(LAO)基板上确定了LNO薄膜的热处理工艺。发现热处理温度为750℃，氧分压为4kPa时，所获得的LNO薄膜具有良好的c轴取向，而且表面致密。 在上述的研究基础上，采用热处理温度逐层递减的方式分别制备了LAO基板/YBC0(800℃)/LN0(750℃)和LAO基板/LN0(750℃)/YBC0(740℃)双层溥膜。X射线衍射的ω和ψ扫描结果表明，这两种双层膜结构均具有良好的双轴织构特征。然后，采用热处理温度逐层递减的方式制备了LAO基板/YBCO(800℃)/LN0(750℃)/YBCO(740℃)三层膜结构。所制备的三层膜结构不仅具有良好的双轴织构特征，而且LNO薄膜在YBCO薄膜上共格生长，界面清晰，无明显扩散。最后，通过溶胶-凝胶和化学修饰相结合的方法，采用上述热处理工艺制备了十字交叉结构的YBCO/LNO/YBCO三层膜，为高温超导约瑟夫森结的制备提供了一种新思路。

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