《表1 不同工艺条件制备Nb薄膜的XRD实验数据》

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《脉冲激光沉积技术制备超导铌薄膜及其特性研究》

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图1（a）为不同激光能量下制备样品的XRD谱，可以看出薄膜分别在38.0°±0.2°、61.1°、69.0°±0.2°与82.1°±0.2°附近存在衍射峰，根据衍射峰的峰位和标准衍射峰（PDF）卡片对比，可以得出69.0°±0.2°为硅基底（400）晶面的衍射峰，61.1°为NbO（220）晶面的衍射峰，其余分别为Nb（110）与Nb（220）晶面衍射峰，并且Nb薄膜在（110）峰面有明显的择优取向，为多晶体心立方结构。这是因为Nb薄膜制备过程中，Nb原子被溅射到达薄膜表面之后，容易被表面能较高的（220）晶面所吸引[11]，大量原子到达晶面，成核速率快，最终来不及扩散，生长受到抑制，晶面逐渐缩小，导致（220）衍射峰变弱，相反（110）晶面由于表面能低，根据Wullf理论[12]该面不容易沉积原子，成核缓慢，晶核有足够时间扩散，拓展空间变大，晶面逐渐变大，从而导致Nb薄膜呈现（110）晶面择优取向。随着激光能量增加，（110） 晶面衍射峰的半峰宽逐渐减小，激光能量为280mJ时，FWHM最小为0.53°，具体数据见表1。高的激光能量条件下，溅射到衬底上的Nb原子有足够的动能进行扩散迁移，薄膜结晶性能提高。