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MgB2超薄膜的制备和性质研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京大学物理学院,应用超导研究中心,人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50572001); 国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CD601004); 国家基础科学人才培养基金(批准号:J0630311)资助的课题
中文摘要:

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB2超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率ρ(42K)、上临界磁场Hc2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,Tc(0)降低,ρ(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5nm的MgB2超薄膜,Tc(0)=32.8K,ρ(42K)=118μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5nm的MgB2超薄膜最高的Tc值;对于厚度为10nm的MgB2膜,Tc(0)=35.5K,ρ(42K)=17.7μΩcm,上临界磁场μ0Hc2估算为12T左右,零磁场、4K时的临界电流密度Jc=1.0×107A/cm2,是迄今为止10nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731nm.这预示MgB2超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景.

英文摘要:

We fabricate MgB2 ultra-thin films via hybrid physical-chemical vapor deposition technique.Under the same background pressure,the same H2 flow rate,by changing B2H6 flow rate and deposition time,we fabricate a series of ultra-thin films with thickness ranging from 5 nm to 80 nm.These films grow on SiC substrate,and are all c-axis epitaxial.We study the Volmer-Weber mode in the film formation.As the thickness increases,critical transition temperature Tc(0) also increases and the residual resistivity decreases.Especially,a very high Tc(0) ≈ 32.8 K for the 7.5 nm film,and Tc(0) ≈ 36.5 K,low residual resistivity ρ(42 K)≈ 17.7 μΩcm,and extremely high critical current density Jc (0 T,4 K) ≈ 107 A/cm2,upper critical field Hc2(0) for 10 nm film are achieved.Moreover,by optimizing the H2 flow rate,we obtain relatively smooth surface of the 10 nm epitaxial film,with a root-mean-square roughness of 0.731 nm,which makes them well qualified for device applications.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876