溶液法制备NbN超导薄膜及性能研究

作     者：惠贞贞 唐婧 郑胜彪 汪徐春 叶龙强 HUI Zhenzhen;TANG Jing;ZHENG Shengbiao;WANG Xuchun;YE Longqiang

作者机构：安徽科技学院化学与材料工程学院 

出 版 物：《安徽科技学院学报》 (Journal of Anhui Science and Technology University)

年 卷 期：2019年第33卷第2期

页      面：77-83页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(1180041106) 安徽省自然科学基金(1808085QE141) 安徽科技学院人才引进项目(HCYJ201705) 安徽省科技重大专项基金(18030901087) 

主　　题：NbN薄膜 化学溶液沉积法 微结构 超导性能 

摘      要：目的:构建NbN薄膜生长-微结构-超导性能之间的关联性。方法:采用化学溶液沉积法制备性能优异的NbN薄膜,利用X射线衍射仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)对薄膜样品的微结构进行表征,并通过物理性质测量系统(PPMS)对薄膜样品的超导性能进行测量分析。结果:发现在Si衬底上可以制备出超薄(11 nm)δ-NbN薄膜。随着薄膜厚度的增加,薄膜的晶格常数先增大后减小,薄膜厚度为51 nm时晶格常数最大,且晶粒尺寸逐渐增大,正常态电阻率ρN逐渐减小,超导转变温度(Tc)先升高后降低,载流子浓度和上临界场BC2(0)先增加后减小。结论:对于不同厚度的NbN超导薄膜,ρN由载流子浓度、晶粒尺寸和晶界散射共同影响,但晶粒尺寸大小和晶界散射起主要作用;Tc主要受N含量和载流子浓度变化的影响,N含量越多,载流子浓度越大,Tc越高;BC2(0)是由Tc、ρN和晶粒尺寸共同影响。