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Bi2Sr2CaCu2O(8+δ)薄膜的分子束外延法制备及结晶性

张炳森 , 李茂林 , 王晶晶 , 孙本哲 , 祁阳

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.06.005

在BiO-(Sr+Ca)O-CuO相图上的Bi2Sr2CaCu2O8+6(Bi-2212)相附近选择不同成分,用分子束外延法制备成薄膜,利用XRD,EDS,SEM和AFM研究了成分,衬底温度和臭氧分压对Bi-2212相薄膜成相的影响,分析了生长速率和错配度对Bi-2212相薄膜质量的影响.结果表明,Bi-2212相薄膜单相生成的成分范围(原子分数)分别为Bi 26.3%-32.4%,(Sr+Ca) 37.4%-146.5%,Cu 24.8%-32.6%;当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10-3 Pa时,在MgO(100)衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi-2212相薄膜;通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi2Sr2CuO(6+δ)过渡层的方法,可以改善Bi-2212相薄膜的结晶质量.表面形貌和导电特性.

关键词: Bi2Sr2CaCu2O(8+δ)薄膜 , 分子束外延 , 衬底温度 , 臭氧分压 , 生长速率 , 错配度

Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ薄膜的分子束外延法制备及结晶性

张炳森李茂林王晶晶孙本哲祁阳

金属学报

在BiO--(Sr+Ca)O--CuO相图上的Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ(Bi--2212) 相附近选择不同成分, 用分子束外延法制备成薄膜, 利用XRD, EDS,SEM和AFM研究了成分、衬底温度和臭氧分压对Bi--2212相薄膜成相的影响, 分析了生长速率和错配度对Bi--2212相薄膜质量的影响. 结果表明, Bi--2212相薄膜单相生成的成分范围 (原子分数) 分别为Bi 26.3%---32.4%, (Sr+Ca)37.4%---46.5%, Cu 24.8%---32.6%; 当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10^-3 Pa时, 在MgO(100) 衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi--2212相薄膜; 通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi₂Sr₂CuO_6+δ过渡层的方法, 可以改善Bi--2212相薄膜的结晶质量、表面形貌和导电特性.

关键词: Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ薄膜 , molecular beam epitaxy , substrate temperature , ozone partial pressure , growth rate , mismatch

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