專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在高溫超導(dǎo)ReBa₂Cu₃O₇薄膜上非原位鍍制貴金屬膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜器件加工領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種在高溫超導(dǎo) ReBa2Cu3CV薄膜(Re為Y、 Gd、 Nd、 Dy、 Eu等稀土元素)上非原位鍍制貴
金屬膜(金屬金、銀、鉑等)的方法。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)體薄膜在超導(dǎo)態(tài)具有很低的微波表面電阻，可以用來(lái)制備 性能優(yōu)良的微波器件，如諧振器、濾波器等。在這一類(lèi)的應(yīng)用中， 一方 面需要制備高性能大面積的高溫超導(dǎo)雙面薄膜，另一方面還要在超導(dǎo)薄 膜上鍍制一層金屬薄膜作為器件的電極。為了制備性能良好的器件，需 要在超導(dǎo)薄膜和金屬薄膜層之間具有良好的電接觸，通常鍍制貴金屬膜 要采用原位鍍制的方法，即完成高溫超導(dǎo)薄膜的生長(zhǎng)后，在取出制樣室 之前直接在超導(dǎo)薄膜的表面鍍制一層貴金屬薄膜(通常是金、銀、鉑等 薄膜)，這時(shí)由于高溫超導(dǎo)體薄膜的表面尚未接觸大氣，表面清潔，所以 可形成低接觸電阻的界面。
然而在很多情況下，不能夠采用直接原位鍍制的方法。例如，為了 表征薄膜的微波性能，需要測(cè)量微波表面電阻，而這需要在無(wú)金屬薄膜 的情況下進(jìn)行。當(dāng)采用非原位鍍制金膜時(shí)，由于高溫超導(dǎo)薄膜的表面接 觸大氣，容易被污染，例如，最常用于微波器件的高溫超導(dǎo)薄膜材料 ReBa2Cu307 (Re為Y、 Gd、 Nd、 Dy、 Eu等稀土元素)對(duì)水汽較為敏感?？?br> 氣中的水蒸汽會(huì)使薄膜的表面受到氫碳化合物和碳化合物的污染。電子 顯微鏡的研究顯示，暴露空氣的ReBa2Cu307薄膜表面很快會(huì)形成5nm厚的 一薄層非超導(dǎo)的類(lèi)非晶相。如果這樣在其上面鍍制貴金屬薄膜，則貴金
屬膜與高溫超導(dǎo)ReBa2Cii307薄膜材料之間的電接觸就會(huì)很差，形成較大的 界面電阻，不利于制備性能良好的超導(dǎo)微波器件。
因此，為了降低非原位鍍制的貴金屬膜和高溫超導(dǎo)ReBaAi307薄膜 之間的界面接觸電阻，有必要研制一種新的薄膜鍍制方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在高溫超導(dǎo) ReBaAi307薄膜(Re為Y、 Gd、 Nd、 Dy、 Eu等稀土元素)上非原位鍍制貴 金屬膜的方法，該方法可以有效地降低界面接觸電阻。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明的在高溫超導(dǎo)ReBa2Cu307薄膜上非原位鍍制貴金屬膜的方法， 其中Re為Y、 Gd、 Nd、 Dy、 Eu等稀土元素，包括以下步驟
1) 真空室內(nèi)先將高溫超導(dǎo)ReBa2Cu307薄膜在高于5x10—5Pa真空度下 以每分鐘50。C的升溫速度加熱至500土50T,保持約3分鐘，然后降溫至 室溫；
2) 原位鍍制貴金屬膜。
其中，戶萬(wàn)述ReBa2Gu307薄月莫為YBa2Gu307， GdBa2Gu307， NdBa2Gu307， DyBa2Cu307, EuBa2Cii307等薄膜。 其中，所述貴金屬為金、銀、鉑等。
其中，所述貴金屬膜的鍍制可采用磁控濺射、電子束蒸發(fā)和脈沖激 光沉積等方法。
其中，所述貴金屬膜的厚度為100-200nm。
該方法對(duì)于在暴露過(guò)大氣的ReBa2Cu307薄膜(厚度通常為 300nm-600nm)特別是YBa2Cib07薄膜上鍍制貴金屬膜并降低接觸電阻是一 種有效的方法。本發(fā)明的有益效果是因薄膜表面暴露大氣受污 染而形成的約5nm厚的表面類(lèi)非晶層，經(jīng)本方法處理后表面的 類(lèi)非晶層會(huì)逐漸相變成類(lèi)體內(nèi)的正交結(jié)構(gòu)(本發(fā)明起著修復(fù)表 面結(jié)構(gòu)的作用)，獲得原子層面的清潔表面。在沒(méi)有類(lèi)非晶層的 表面上鍍制貴金屬薄膜(包括其他氧化物薄膜)除了能降低電
極引線與超導(dǎo)薄膜制成的元器件之間的接觸電阻外，還因它能提高 貴金屬薄膜與超導(dǎo)薄膜之間的附著性(不易脫落)才有可能使 超導(dǎo)器件的可靠性和重復(fù)性滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電 子器件從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的目的。


1、本發(fā)明中接觸電阻用四引線法測(cè)量示意圖1;
其中，S--—高溫超導(dǎo)薄膜； M—--貴金屬薄膜； 1，2，3，4一一 四根測(cè)量引線；電流從1端流入經(jīng)2端流出，3和4端為電壓測(cè)量端。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例和測(cè)量示意圖1，對(duì)本發(fā)明的在高溫超導(dǎo)ReBa2Cu307 薄膜上非原位鍍制貴金屬膜的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
在高于5x10—5Pa真空度的真空室內(nèi)以每分鐘50T的升溫速度將厚度 為300-600nm的高溫超導(dǎo)YBa2Cu307薄膜(示意圖1中的S)加熱至500±50°C 并保持約3分鐘，然后降溫至室溫；最后在相同真空度的條件下，采用 磁控濺射法濺射鍍制厚度為200nm的金屬金薄膜(示意圖1中的M)。所 述濺射法沒(méi)有特別限制，可采用本領(lǐng)域公知的濺射工藝來(lái)完成，這里不 再贅述。高溫超導(dǎo)YBa2Cu307薄膜和金屬金膜的界面電阻可以通過(guò)制備超 導(dǎo)薄膜與貴金屬薄膜交叉的樣品(如圖1 (a)所示)或制成平面結(jié)構(gòu)的 樣品(如圖l(b)所示)用標(biāo)準(zhǔn)的四引線法測(cè)量。 一般沒(méi)有處理過(guò)的樣品 其值約為1(TQ.cm2量級(jí).通過(guò)這種方法處理，界面電阻能夠得到很好的 改善。 一般有一個(gè)數(shù)量級(jí)的降低。低能離子散射譜研究表明，經(jīng)500 T 的溫度下退火，可以使YBa2Cu307的晶體表面分解形成的類(lèi)非晶相重新結(jié) 晶形成與體結(jié)構(gòu)一樣的晶相(參照S. Tanaka， T. Nakamura， and M. liyama. Appl. Phys. Lett, pp 3637， 59(27)， 1991.)。 實(shí)施例2
將厚度為300-600nm的高溫超導(dǎo)NdBa2Cu307薄膜在高于5x10—卞a真空
度的真空室內(nèi)以每分鐘50T的升溫速度加熱至50(TC，保持3分鐘，然 后降溫至室溫。原位采用電子束蒸發(fā)法鍍制厚度為200nm的金屬銀薄膜， 電子束蒸發(fā)法可采用本領(lǐng)域公知的工藝來(lái)完成，這里不再贅述。通過(guò)這 種方法獲得的高溫超導(dǎo)NdBa2Cu307薄膜和金屬銀膜的界面電阻同樣可以 采用上述的測(cè)量法測(cè)量。接觸電阻也可以獲得一個(gè)數(shù)量級(jí)的改善。電子 顯微鏡的研究表明，經(jīng)500。C的溫度下退火，可以使NdBa2Cii307的晶體表 面分解形成的類(lèi)非晶相重新結(jié)晶形成與體結(jié)構(gòu)一樣的晶相。 實(shí)施例3
在高于5x10—5Pa真空度的真空室內(nèi)以每分鐘50 。C的升溫速度將高溫 超導(dǎo)YBa2Cu^薄膜加熱至500。C，保持3分鐘，然后降至室溫。原位采用 磁控濺射方法鍍制100nm厚的金屬鉑膜。磁控濺射沉積法可采用本領(lǐng)域 公知的工藝來(lái)完成，這里不再贅述。通過(guò)這種方法獲得的高溫超導(dǎo) YBa2Cu307薄膜和金屬鉬膜的界面電阻也用上述測(cè)量方法測(cè)量。接觸電阻也 可以獲得相同的量級(jí)的改善。
另外，上述的實(shí)施例只是用具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，它不應(yīng)該理 解為是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。而且，熟悉該技術(shù)的人們可 以明白，在不脫離本發(fā)明精神和原理下，對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的各種等效變 化、變型以及在文中沒(méi)有描述的各種改進(jìn)均在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種在高溫超導(dǎo)ReBa2Cu3O7薄膜上非原位鍍制貴金屬膜的方法，其中Re為選自Y、Gd、Nd、Dy、Eu中的一種或多種稀土元素，包括以下步驟1)真空室內(nèi)先將高溫超導(dǎo)ReBa2Cu3O7薄膜在好于5×10-5Pa真空度下以每分鐘50℃的升溫速度加熱至500±50℃，保持3分鐘，然后自然降溫至室溫；2)在高于5×10-5Pa真空度時(shí)鍍制貴金屬薄膜。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述ReBa2Cu3(V薄膜為YBa2Cu307， GdBa2Cu307， NdBa2Cu307， DyBa2Cu307, EuBa2CuA等薄膜。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述貴金屬為金、銀、鉑。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述ReBa2Ob07薄膜的鍍制可采 用磁控濺射、電子束蒸發(fā)和脈沖激光沉積方法。
5、 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述貴金屬膜的鍍制可采用磁控濺 射、電子束蒸發(fā)和脈沖激光沉積方法。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述ReBa2Cu307膜的厚度為 300-600nm。
7、 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述貴金屬膜的厚度為100-200nm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在高溫超導(dǎo)ReBa₂Cu₃O₇薄膜上非原位鍍制貴金屬膜的方法，其中Re為Y、Gd、Nd、Dy、Eu等稀土元素，包括以下步驟1)在高于5×10^-5Pa真空度的真空室內(nèi)先將高溫超導(dǎo)ReBa₂Cu₃O₇薄膜以每分鐘50℃的升溫速度加熱至500±50℃，保持3分鐘，然后降溫至室溫；2)鍍制貴金屬膜。該方法可以有效地改變因暴露大氣而形成的表面層的晶體結(jié)構(gòu)(從非晶結(jié)構(gòu)相變?yōu)轭?lèi)體內(nèi)的正交結(jié)構(gòu))，獲得導(dǎo)電性很好的表面層。最終，降低高溫超導(dǎo)ReBa₂Cu₃O₇薄膜與貴金屬膜之間的接觸電阻。
文檔編號(hào)C23C14/18GK101182626SQ200710178450
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者潔 李, 紹 李, 萍 王, 王瑞蘭, 田海燕, 鄭東寧, 陳鶯飛, 黎松林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所