脉冲激光沉积技术制备超导铌薄膜及其特性研究

彭明娣^1,2，卢维尔^1,3，夏洋^1,4，王桐¹，赵丽莉¹，李楠¹

1. 中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研究中心2. 北京交通大学理学院3. 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室4. 集成电路测试技术北京市重点实验室

摘 要：采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅衬底上制备超导Nb薄膜,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨X射线光电子能谱(XPS)、综合物性测量系统(PPMS)等测试分析手段,分别考察了不同激光能量、靶基间距、衬底温度对Nb薄膜晶体结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,Nb薄膜在(110)晶向择优生长,并且随着激光能量的增加,薄膜的结晶质量逐渐提高;合适的衬底温度和靶基间距有利于提高Nb薄膜的结晶性能;在激光能量280 mJ、靶基间距5cm、加热盘温度650℃时制备所得Nb薄膜在(110)晶面半峰宽(FWHM)为0.39°,超导转变温度(Tc)为8.6K,且Nb薄膜具有良好的结晶性能和超导特性。

关键词：脉冲激光沉积;超导Nb金属薄膜;超导转变温度;超导性能;结晶特性;