CN102586740B - 一种双层膜超导整流器件的制备方法 - Google Patents
一种双层膜超导整流器件的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102586740B CN102586740B CN 201210046184 CN201210046184A CN102586740B CN 102586740 B CN102586740 B CN 102586740B CN 201210046184 CN201210046184 CN 201210046184 CN 201210046184 A CN201210046184 A CN 201210046184A CN 102586740 B CN102586740 B CN 102586740B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- preparation
- superconducting
- duplicature
- superconduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 4
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 abstract 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 abstract 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910009116 xCuO Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于载流子浓度调控超导转变温度机理的超导薄膜整流器件，具体是指一种以La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4双层膜为模型的超导器件的制备和测试。本发明是先用脉冲激光沉积镀膜***制备双层薄膜，然后采用稀释的浓HNO3溶液腐蚀上层薄膜制备器件，在低温下测量器件的物理特性，测试结果表明该器件具有很好的整流特性。本发明的优越性：基于载流子浓度调控超导转变温度的机理，通过施加电场，可以有效调控双层膜的超导转变温度，并表现出很好的整流特性，这种器件是基于超导体系中的新的物理机制构建的器件，并在超导状态下工作，在电子信息领域有很大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于载流子浓度调控超导转变温度的超导整流器件制备方法，具体是指在外场作用下，控制La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4双层膜结构中载流子浓度迁移，进而改变了双层薄膜超导转变温度，实现整流特性的超导器件的制备工艺。
技术背景
超导材料由于其具有电阻为零的优点，在能源紧张的今天受到越来越多人的关注，微型化器件的出现促使了薄膜材料的研究，能够将超导薄膜应用到更多的微电子器件这一目标吸引了越来越多的科研工作者对超导薄膜的研究。在对超导材料块体的研究过程中，人们也逐渐的认识到薄膜材料在实际应用中的优势，尤其是将超导薄膜材料应用于电子器件。高温超导薄膜可以在很多器件中得到应用，如红外探测器，场效应器件，微波器件等。
La2-xSrxCuO4(LSCO)系列超导体，其超导转变温度随载流子浓度的变化可以在很宽的范围内调控，这一特点对超导体物理机制的研究及在器件中的应用都是非常重要的。以下发明是基于电场对载流子浓度调控，进而改变超导转变温度的机制，设计了一种新的器件模型。利用脉冲激光沉积技术，制备了具有La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4双层薄膜器件。并对器件进行了测试，通过施加正反向电场，双层膜结构的整体超导转变温度发生变化，同时表现出整流行为。该器件具有安全、环保、体积小、结构牢固等优点，具有很大的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种全物理的可重复性强的超导器件的制备工艺。在本发明中，器件模型La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4双层薄膜结构是利用脉冲激光沉积技术制备的。器件的特性是在低温下实现整流功能。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）首先采用单面抛光的SrTiO3(001)为衬底，并超声清洗干净，自然晾干；
（2）利用脉冲激光沉积技术，在PLD球型脉冲激光沉积镀膜***中，沉积气氛为O2，依次将具有两种成分分别沉积到SrTiO3的抛光面上制备双层薄膜；靶材分别为：La1.8Sr0.2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4；本发明中的PLD脉冲激光镀膜是一种常规的薄膜沉积技术，在工业生产和科学研究实验室中已经被广泛的应用于各种薄膜的制备，在行业内为普通技术人员所认识，对于双层薄膜的厚度则为满足一般的使用即可，而沉积的时间与薄膜的厚度等有关工艺，都是行业内的常识。
（3）然后将双层薄膜的一半保护起来，采用HNO3溶液，腐蚀上层薄膜，使产品表面形成两种不同成分薄膜的台阶结构。
作为优选，上述一种双层膜超导整流器件的制备方法的步骤（2）中用脉冲激光沉积镀膜***制备薄膜时，参数激光能量为700mJ—900mJ，衬底温度为630℃—670℃，靶基距为50mm—60mm。作为更佳选择，步骤（2）中用脉冲激光沉积镀膜***制备薄膜时，参数激光能量为800mJ，衬底温度为650℃，靶基距为55mm，本发明内的参数条件选择是经多次实验所得出的结果，相对于其它条件，具有更好的效果。
作为优选，上述一种双层膜超导整流器件的制备方法的步骤（2）中的沉积速率为5nm/min。
作为优选，上述一种双层膜超导整流器件的制备方法的步骤（2）中形成La1.9Sr0.1CuO4/La1.8Sr0.2CuO4超导双层膜，上层与下层薄膜厚度相差100nm—130nm，下层薄膜比上层薄膜的厚度大。
作为优选，上述一种双层膜超导整流器件的制备方法的步骤（3）中的HNO3溶液是质量浓度为0.5%的HNO3溶液，腐蚀时间为40min以内。
有益效果：本发明的优点是（1）本发明在制备过程中，采用脉冲激光沉积技术制备超导双层薄膜器件，对环境无污染现象、实验过程稳定。沉积速率高，工艺参数任意调节，对靶材的种类没有限制；（2）对器件测试，施加外加电场后，可以有效调控双层膜的超导转变温度，并表现出一定的整流特性。
附图说明
图1为本发明所形成的器件结构示意图；
图2为本发明跨层测量的超导双层膜薄膜器件I-V曲线。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明：
实施例1
对于本实施例，（1）首先采用单面抛光的SrTiO3(001)为衬底，并超声清洗干净，自然晾干；（2）利用脉冲激光沉积技术，在PLD球型脉冲激光沉积镀膜***中，沉积气氛为O2，依次将具有两种成分分别沉积到SrTiO3的抛光面上制备双层薄膜；靶材分别为：La1.8Sr0.2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4；（3）然后将双层薄膜的一半保护起来，采用质量浓度为0.4%的HNO3溶液，腐蚀上层薄膜，使产品表面形成两种不同成分薄膜的台阶结构；其中，上述脉冲激光沉积镀膜***制备薄膜时，参数激光能量为700，衬底温度为640℃，靶基距为50；形成La1.9Sr0.1CuO4/La1.8Sr0.2CuO4超导双层膜，上层与下层薄膜厚度相差100，上层薄膜比下层薄膜的厚度大，形成结构如图1所示。
最后用低温电学测量***进行测量。测试结果表明该器件在低温下具有很好的整流特性，如图2所示。
实施例2
根据实施例1相同的方法，将衬底SrTO3(001)超声清洗干净，自然晾干。根据最优沉积条件，利用脉冲激光沉积镀膜***，激光能量约为800mJ，沉积速率约为5nm/min，制备La1.9Sr0.1CuO4/La1.8Sr0.2CuO4超导双层膜，上下层薄膜厚度相差130nm。然后将双层膜样品的一半保护起来，放入质量浓度为0.5%的HNO3溶液中进行腐蚀40min，在产品表面形成两种不同成分的薄膜台阶。最后用低温电学测量***进行测量。测试结果与实例1类似，该器件在低温下也具有很好的整流特性。
Claims (6)
1.一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）首先采用单面抛光的单晶SrTiO3(001)为衬底，并超声清洗干净，自然晾干；
（2）利用脉冲激光沉积技术，在PLD球型脉冲激光沉积镀膜***中，沉积气氛为O2，依次将具有两种成分的超导薄膜分别沉积到SrTiO3的抛光面上制备成双层薄膜结构；靶材分别为：La1.8Sr0.2CuO4和La1.9Sr0.1CuO4；
（3）然后将双层薄膜的一半保护起来，采用HNO3溶液，腐蚀上层薄膜，使产品表面形成两种不同成分薄膜的台阶结构。
2.根据权利要求1所述的一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中用脉冲激光沉积镀膜***制备薄膜时，参数激光能量为700mJ—900mJ，衬底温度为630℃—670℃，靶基距为50mm—60mm。
3.根据权利要求2所述的一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中用脉冲激光沉积镀膜***制备薄膜时，参数激光能量为800mJ，衬底温度为650℃，靶基距为55mm。
4.根据权利要求1所述的一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中的沉积速率为5nm/min。
5.根据权利要求1所述的一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中形成La1.9Sr0.1CuO4/La1.8Sr0.2CuO4超导双层膜，上层与下层薄膜厚度相差100nm—130nm，上层薄膜比下层薄膜的厚度大。
6.根据权利要求1所述的一种双层膜超导整流器件的制备方法，其特征在于，
所述步骤（3）中的HNO3溶液是质量浓度为0.5%的HNO3溶液，腐蚀时间为40min以内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210046184 CN102586740B (zh) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | 一种双层膜超导整流器件的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210046184 CN102586740B (zh) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | 一种双层膜超导整流器件的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102586740A CN102586740A (zh) | 2012-07-18 |
| CN102586740B true CN102586740B (zh) | 2013-09-04 |
Family
ID=46475956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210046184 Expired - Fee Related CN102586740B (zh) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | 一种双层膜超导整流器件的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102586740B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106591781B (zh) * | 2017-01-10 | 2019-04-02 | 河北大学 | 一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1035087C (zh) * | 1987-05-18 | 1997-06-04 | 住友电气工业株式会社 | 制作超导电路图形的方法 |
| KR910007385B1 (ko) * | 1987-09-21 | 1991-09-25 | 후루가와덴기 고오교오 가부시기가이샤 | 플레이크상 산화물 초전도체 및 그 제조방법 |
| JPH1157579A (ja) * | 1997-08-22 | 1999-03-02 | Showa Device Plant Kk | 乾燥炉及び乾燥装置 |
| CN100379684C (zh) * | 2002-04-26 | 2008-04-09 | 住友电气工业株式会社 | 制造氧化物超导薄膜的方法 |
| CN1234176C (zh) * | 2003-05-23 | 2005-12-28 | 南京大学 | 耐熔微掩模法制备高温超导Josephson结的方法 |
| CN101197396A (zh) * | 2006-12-08 | 2008-06-11 | 中国科学院物理研究所 | 氧化物p-i-n结器件及其制备方法 |
| CN100593583C (zh) * | 2006-12-20 | 2010-03-10 | 中国科学院物理研究所 | 一种电子型高温超导体镧铈铜氧薄膜的制备方法 |
-
2012
- 2012-02-27 CN CN 201210046184 patent/CN102586740B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102586740A (zh) | 2012-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miles et al. | The formation of metal oxide films using gaseous and solid electrolytes | |
| Chang et al. | Resistive switching behaviors of ZnO nanorod layers | |
| Seong et al. | HPHA effect on reversible resistive switching of Pt∕ Nb-doped SrTiO3 Schottky junction for nonvolatile memory application | |
| Yao et al. | Fabrication and resistive switching characteristics of high compact Ga-doped ZnO nanorod thin film devices | |
| Joshi et al. | Preparation, characterization, and electrical properties of epitaxial NbO2 thin film lateral devices | |
| CN103360107B (zh) | 一种金-镍酸镧复合导电薄膜材料及其制备方法 | |
| Ren et al. | Electric field control of magnetism in Ti/ZnO/Pt and Ti/ZnO/SRO devices | |
| EP1369501A2 (en) | Preparation of LCPMO thin films which have reversible resistance change properties | |
| CN102586740B (zh) | 一种双层膜超导整流器件的制备方法 | |
| Villarejo et al. | High performance of superconducting YBa2Cu3O7 thick films prepared by single-deposition inkjet printing | |
| Sahu et al. | Bipolar resistive switching in HoCrO3 thin films | |
| Xu et al. | Improvement of resistive switching performances in ZnLaO film by embedding a thin ZnO buffer layer | |
| CN105742483B (zh) | 基于载流子调控金属绝缘转变温度的低温磁传感器及其制备方法 | |
| Wong et al. | Enhanced tunability of electrical and magnetic properties in (La, Sr) MnO3 thin films via field-assisted oxygen vacancy modulation | |
| Hu et al. | Nonvolatile resistive switching and physical mechanism in LaCrO3 thin films | |
| More et al. | Highly stable switching and long retention property of spin coated ZnO thin film for resistive non-volatile memory application | |
| CN105226182A (zh) | 一种单双极共存双层薄膜结构阻变储存器及其制备方法 | |
| Trezza et al. | Vortex matching effects in Nb thin films due to Ni nanopillars embedded in anodic aluminum oxide substrates | |
| Ling et al. | Preparation and properties of conductive LaNiO3 thin films by a thermal decomposition of water-based solutions | |
| Sivasenthil et al. | Electrical characterization of tin oxide thin films prepared by dip coating technique | |
| CN205657088U (zh) | 基于铁电薄膜和自组装磁性纳米颗粒结构的微纳米磁电耦合器件 | |
| Mori et al. | Effects of uniaxial constant pressures on the joint properties of REBCO coated conductors | |
| Gao et al. | Investigation of electrical performance and synaptic long-term plasticity of memristive devices with new transition metal carbide | |
| CN103500793A (zh) | 一种退火制备二硼化镁超导薄膜微结构的方法 | |
| CN104167459B (zh) | 一种具有光诱导位置敏感性的异质结及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130904 Termination date: 20140227 |