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《电子科技大学》 2006年
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双轴织构Ni-W基带上反应溅射沉积氧化物种子层薄膜

吴健  
【摘要】: 因在工业上具有广阔的应用前景,高温超导带材研究受到相当的重视。与第一代铋系超导带材(BSCCO)相比,第二代YBCO涂层导体具有较低的交流损耗和较高的性价比。在二代涂层导体中,第一层过渡层(也称为种子层)起着顺延织构和阻挡基带与超导层之间互扩散的重要作用,因此,种子层是涂层导体制备的关键。 本论文开展了氧化钇(Y_2O_3)及氧化铈(CeO_2)种子层薄膜的沉积制备研究。在双轴织构的镍钨合金(Ni-5at.% W)基带上,采用直流磁控反应溅射法生长Y_2O_3及CeO_2薄膜。为了获得高度双轴织构、表面平整、结构致密的种子层,本论文开展了以下研究工作: 1.采用两步法生长Y_2O_3种子层,研究了沉积温度、溅射功率、水蒸汽分压、沉积时间等工艺参数对薄膜c轴织构程度的影响。初步优化了Y_2O_3薄膜的生长工艺条件,当沉积温度约为720℃附近、水蒸汽分压约为0.2Pa附近、溅射功率在15W~45W、沉积时间约为60min时,制备出了织构程度良好的Y_2O_3薄膜; 2.在Y_2O_3薄膜的生长研究中,Y_2O_3种子层的优化工艺参数窗口太窄,且薄膜结构不利于后续过渡层或YBCO薄膜的沉积,为此,本论文改用CeO_2作种子层材料。采用等温退火法(或称“一步法”)沉积CeO_2,即:先在氧化性气氛下直接反应生长CeO_2薄膜,再在与沉积温度相同的温度下对薄膜进行退火处理,系统研究了沉积温度、退火时间、水蒸汽分压对薄膜c轴织构程度的影响。总结出沉积CeO_2薄膜的优化工艺条件,当沉积温度为720-850℃、水蒸汽分压介于1×10-4-5.5×10-4Pa之间、退火时间≥40min时,获得了织构程度良好的CeO_2种子层薄膜; 3.由于一步法制备CeO_2种子层中水分压范围狭窄,工艺条件难以控制,并且退火延长了薄膜的制备时间,因此,本论文又采用了两步生长法沉积CeO_2种子层,即:先在Ni-W基带上沉积一层约15nm的金属Ce薄膜,再通入氧化气氛(水蒸汽),继续进行薄膜沉积。两步法中运用正交实验的方法分析了沉积温度,水分压,溅射功率,沉积时间和总压对薄膜c轴取向的影响程度,发现沉积温度对薄膜织构的影响最为显著,溅射功率次之。同时获得了高度双轴织构的CeO_2薄膜,其c轴取向度达到98%,薄膜面外半高峰宽(Δω)与面内半高峰宽(ΔΦ)分别为4.0°和8.2°,5×5μm2扫描范围的表面粗糙度(rms)为7.455nm;
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB43

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张宁;YBCO带材超导层的溅射生长研究[D];电子科技大学;2011年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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