本项目基于硼化镁超导薄膜的化学气相沉积制备方法,研究(1)硼化镁超导薄膜的双加热器原位化学气相沉积制备方法,制备过程中的镁缺失机制和克服方法;(2)硼化镁超导薄膜台阶处的微观结构和超导特性的关系;(3)从多种缓冲层介质中筛选处1-2种适合制备硼化镁超导多层膜的缓冲层介质;(4)探索在硅、氧化铝、金属等多种基片上制备大面积硼化镁超导多层膜的制备工艺;(5)研究硼化镁超导多层膜结晶过程中成核机制。本项
在超导电子技术中,以硼化镁(MgB2)超导薄膜取代以鈮为基础的材料,可将超导电路的工作温度提高到20K以上,大大减小制冷成本和制冷机的体积。实现此目标的关键是优质硼化镁超导单层和多层膜的制备。制备MgB2超导薄膜的主要难点是Mg的高挥发性、Mg和B的易氧化性、形成MgB2过程中较高的镁蒸汽压要求。本项目采用化学气相沉积技术,较好地克服了上述困难。在化学气相沉积两步法的基础上,发明了双加热器一步法工艺,在氧化硅、单晶和多晶氧化铝等基片上成功制备出单层硼化镁超导薄膜,其起始转变温度39K,转变宽度1K。最大电流密度达到1000000A/平方厘米。采用单质硼为介质层,分别用两步法和一步法制备了两层超导薄膜。一步法制备的多层膜,层间介质硼膜绝缘电阻在10千欧姆至100千欧姆范围,上层超导薄膜的最低转变温度为35K。两步法制备的多层膜,层间介质硼膜的绝缘电阻大于100兆欧姆,上层超导薄膜的最低转变温度为35K。