在单晶衬底上制备CeO*隔离层薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及在单晶衬底上制备ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜的方法。本发明专利技术是采用两步方法制备ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜：先在单晶衬底上低温淀积一层ＣｅＯ↓［２］薄膜，然后在高温下再淀积一层ＣｅＯ↓［２］薄膜，两次淀积的薄膜结合在一起构成ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜。在制作高温超导薄膜过程中，采用本发明专利技术制作的ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜能有效地隔离单晶衬底材料与高温超导薄膜之间的互扩散，并调整与高温超导薄膜之间的晶格匹配，以获得外延生长和平整表面形貌，以及高性能的高温超导薄膜。

【技术实现步骤摘要】
在单晶衬底上制备CeCh隔离层薄膜的方法
:本专利技术属于高,导材料
，涉及高，导薄膜材料所用隔离层的制备方法， 特别是涉及至USM^石、氧化镁、YSZ、和有织构的^M材料辭寸底上生长高^导薄M0f需要的 Ce02隔离层的制备方法。背景細高质量的高鹏导薄膜，顿导电子器件，尤其是微波无源器件細方面具有重要 的意义。跑石(A1203)、氧化镁(MgO)、锐稳定氧化锆(YSZ)等单晶材料常用作高^g导薄 膨寸底材料。但由于这些衬底材料的晶格与高温超导材料的晶格不匹配，和/，高温下制作超导 薄膜的过程中这些衬底材料与超导材料之间会产生化学元素的扩散，导致不倉遣離i怖出高质量 的高、鹏导薄膜。要在^^衬底材料上制做高M导薄膜时，需要先制作一层隔离层薄膜，然后 再在隔离层薄ai:制作高，导薄膜。氧化铈(Ce02)是常用的隔离层材料之一。Ce02隔离层薄膜 效果的好坏与制作隔离层薄膜的工艺和隔离层薄膜的质量有密切的M。人们在淀积CeCh隔离层 薄膜时常采用一个基片温度，如果^31低，Ce02薄膜的结晶颗禾姐小、和/或晶格取向不能满足 高鹏导薄隞卜延生长的需要；如果離过高，会导致衬底材料中的化学元素严ST離鹏离层 薄膜中，进而也会影响超导薄膜的生长和其超导电性。
技术实现思路
本专利技术目的是解决单晶衬底材料与高^导薄膜之间的互扩散及晶格匹配问 题，鹏一种在单晶衬底上制备Ce02隔离层薄膜的方法。本专利技术掛共的在单晶衬底上帝恪Ce02隔离层薄膜的方法縣用两歩法淀积O:艺，包括(1) 首先在单晶衬底基片的一面或Mffi上f^a淀积一层Ce02薄膜，(2)然后在高温下再淀积一层Ce02 薄膜，两次淀积的薄膜结合在一起构成Ce02隔离层薄膜。低温淀积温度为200。C-5(XrC;高温淀 积温度为600°C-900°C 。 Ce02隔离层薄膜的厚度在3nm-l nm之间。Ce02隔离层薄膜的淀积可以分别采用离子M、脉冲激光蒸发、热蒸发、或CVD淀积方法， 或,方法的结合。低温淀积和高温淀积Ce02隔离层，可以是原^i^吏淀积，即fft^下淀积一层 Ce02薄膜，然后在原位提高衬底基片的ag，再进行高温淀积Ce02薄膜；也可以是剤立分别淀 积，即低温淀积一层Ce02薄膜后，将衬底基片取出或移动后，再进行高温淀积Ce(V薄膜。淀积Ce02隔离层薄M^用的衬底基片材料， 一般^3￡石(Al203)、氧化镁(MgO)、 f乙稳 定氧化锆(YSZ)等晶格与高^导薄膜不匹配，或高温下制作超导薄膜时衬底基片中的化学元 素容易与超导薄膜中的化学元素产生扩散的单晶材料，也可以是有织构的^M衬底材料。高M导薄膜包括紀系(YBaCuO及La、 Dy、 Yb、 Gd、 Er、 Sm、 Eu、 Nb等元素#^或部 分^fO、铊系(TlBaCaCuO及Pb、 Sr、 Bi、 Cu等元素^f戈或部分^f戈)、铋系(BiSiCaCuO) 戯系(HgBaCaCuO)超导薄膜。本专利技术的优点和积极鄉本专利技术方法简便易行，翻本专利技术第怖的Ce02隔离层薄膜能有玄她隔离单晶衬底材料与高温 超导薄膜之间的互扩散，并调整与高鹏导薄膜之间的晶格匹配，以获得外延生长、平整表面形 貌、和高质量、高性能的高鹏导薄膜。附图说明图1是SM^石单晶衬底上制作的CeCb隔离层薄膜的XRD扫描图。 图2是顿宝石单晶衬底上制作的Ce02隔离层薄膜的原子力显微镜(AFM)图片。图3是M宝石单晶衬底上制作的T1-2212超导薄膜的扫描电子显微(SEM)照片。具体实駄式实施例l:以下结合实例描述本专利技术，并不标对本专利技术的权利要求作樹可限制。制备Ce02隔离层薄麟用射^SM。 M耙是用Ce02l^纽研磨和压片，在流动氧气 氛中、100(fC鹏下灼烧10小时制成的直径100mm、厚度4匪的饼状CeO2鹏耙。衬麟用 蓝宝石(lT02)单晶基片，双面 :，其尺寸为lOmmxlOmmxO.5 mm。磁控、M之前，真空室的 背底真空度抽到104帕以下，然后^AAr/(V混仏体，Ar/02之比为Ar:02^kl，，<親在1.5 帕左右。衬底基片鹏加热到470。C后疸温，开始溅射，鹏速率控制在^H冲3nm。第一阶段 微5倂中， ^石衬底基片上淀积CeQz薄膜厚度为15 nm;然后把基片鹏提高到700。C， 在其他同样割牛下再淀积15nm厚的Ce02薄膜，自然降温。在这两歩法中，沉积Ce02隔离层薄 膜的总厚度为30nm。随后，将基片上下面反转，用同样方法MI^定积^i石另一面Ce02隔离层 薄膜，厚度同样为30nm。然后SW Ce02隔离层薄膜的te石衬底基片上制作T1-2212超导薄膜。T1-2212超导薄膜JK 用二步法制作的第一步，j顿离轴(off-axis)直流離离子ait法制备非晶态Tl-Ba-Ca-Cu-O 先驱薄膜，第二步，将先马Klia气氛中、760。C,退火6小时^5fe驱薄膜铊化，形成Tl-2212 超导薄膜。Tl-2212超导薄膜的厚度为500nm。图l给出了^^石单晶衬/Sil制作的Ce02薄膜的XRD扫描图。图形表明，Ce02薄膜是纯 C轴取向的。图2给出了械宝石单晶衬底上制作的Ce02隔离层薄膜的原子力显微(AFM)图片。图形表明，薄膜表面原子级光滑。图3给出了^M^石单晶衬/Si:制作的T1-2212超导薄膜的扫描电子显微(SEM)照片。薄 膜表面干净，结晶致密。采用无损电感耦合法测量样品的临界转变鹏rc;利用标准四电极技术测量临界电流密度义，测Jc之前，先将薄膜刻舰宽20nm长200nm的微桥，荆顿lpV腿判据；微波表面电阻凡采用te石介质谐振皿。测量结果为A面rc=108.2K， Jc(77Kh6.58MA/cm2， i s(77K，10GHz)=183|^ B面rc=107.6K， J^77K6.13MA/cm2， i s(77K,10GHz)=209pQ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在单晶衬底上制备ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜的方法，其特征在于所述的ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜采用两步法淀积工艺，即在单晶衬底基片的一面或两面上先低温淀积一层ＣｅＯ↓［２］薄膜，然后在高温下再淀积一层ＣｅＯ↓［２］薄膜，两次淀积的薄膜结合在一起构成ＣｅＯ↓［２］隔离层薄膜，其中低温淀积温度为２００℃－５００℃；高温淀积温度为６００℃－９００℃。

【技术特征摘要】
1、一种在单晶衬底上制备CeO2隔离层薄膜的方法，其特征在于所述的CeO2隔离层薄膜采用两步法淀积工艺，即在单晶衬底基片的一面或两面上先低温淀积一层CeO2薄膜，然后在高温下再淀积一层CeO2薄膜，两次淀积的薄膜结合在一起构成CeO2隔离层薄膜，其中低温淀积温度为200℃-500℃；高温淀积温度为600℃-900℃。2、 按照权利要求1所述的方法，，征在于所述的Ce02隔离层薄膜两步法淀积01艺是原位 连變淀积，縱异位分别淀积。3、 按照权利要求1或2所述的方法，，征在于Ce02隔离层薄膜的厚度在3nm-lnm之间。4、 按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎少林，谢清连，赵新杰，方兰，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]