《表1 不同的MgB2沉积温度制备的多层膜中Mo层和MgB2层择优衍射峰的半高宽FWMH和晶面间距d》

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《MgB_2/Mo多层膜的制备与超导性质》

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图1所示为670、700和730℃温度条件下在单晶Al2O3（0001）衬底的Mo膜上生长MgB2薄膜的X射线衍射图谱，应用Jade软件拟合出不同的沉积温度下各膜层择优生长晶面衍射峰的半高宽FWMH和晶面间距d，见表1。从XRD图谱中可以观察到，除了基底衍射峰外在2θ=25.2°，40.5°，73.4°附近都有1个较强MgB2（001）、Mo（110）和Mo（221）的衍射峰，其峰位与标准卡片（PDF#42-1120和PDF#38-1369）标注方位基本一致，呈现出一定的规律性。经历了后续MgB2薄膜的高温制备过程后，Mo薄膜沿着低指数面择优排序，以减少表面自由能[25]，表现出（110）衍射的特征峰强度随温度的升高而增强，其半高宽值由670℃时的0.845°减小到730℃的0.642°，通过谢乐公式计算，Mo晶粒尺寸由10.3 nm增大到13.4 nm，增幅达到30.1%。较高温度环境下的HPCVD薄膜工艺生长的外延MgB2分子团具有较大的平均自由程和较高的迁移能量，更容易沿低能量晶面方向择优生长，由于Mo的体心立方结构的（110）晶面与MgB2六角晶系结构（001）方向的晶格失配度仅为2.8%，膜层间具有的较小的畸变应力，从XRD图谱容易观察到MgB2薄膜沿近似晶体织构（001）方向生长，织构样品具有晶粒间间隙可以很小以至为零的准单晶结构的特点，这会很大程度上提升了薄膜连通性和超导特性，并且随着沉积温度上升衍射峰强度增强，半高宽减小，表明更高的后续MgB2薄膜高温沉积过程有利于多层膜晶体沿低能晶面的择优排序、薄膜结晶程度的提高和膜层晶粒尺寸的增加。