高T_c超导薄膜和氧化物多层膜的激光分子束外延研究

摘要

本文介绍用激光光子束外延（ＬＭＢＥ）方法，在高真空条件下外延生长ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ超导薄膜和ＢａＴｉＯ３铁电薄膜以及多层膜的实验结果。激光分子束外延（ＬＭＢＥ）是近年来发展起来的一项新的镀膜技术。它将传统ＭＢＥ的高真空、原位检测等优点和激光蒸发（Ｌａｓｅｒａｂｌａｔｉｏｎ）的易于控制化学成份等优势结合起来，在生长、探索人工控制多层膜和新材料方面具有独到之处［１］。我们在国内首次用激光分子束外延设备，借助高纯臭氧作氧化剂、在背景工作气压为６６７×１０－５－２６７×１０－２Ｐａ范围内，外延生长了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ超导薄膜和ＢａＴｉＯ３铁电薄膜以及它们的多层膜。通过原位反射式高能电子衍射（ＲＨＥＥＤ）、Ｘ光衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）的研究结果表明，ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ薄膜和ＢａＴｉＯ３薄膜均为ｃ取向的单相外延膜，其生长是二维层状外延模式，表面和界面非常平整，在１００μｍ×１００μｍ的范围内未发现激光镀膜中常见的亚微米级颗粒和杂相。另外，我们还利用ＬＭＢＥ进行了无限层（ｉｎｆｉｎｉｔｅｌａｙｅｒ）结构超导薄膜和超晶格的探索。本文简要地报导这些结果，并作简单的讨论。