《表2 不同沉积温度下生长MgB2薄膜的超导参数》

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《MgB_2/Mo多层膜的制备与超导性质》

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MgB2/Mo多层膜中超导薄膜的超导输运性能采用标准的四引线法测量获得，并利用Vander Paul方法计算了电阻率。图3显示了不同温度下制备的超导薄膜试样的ρ-T曲线，插图为超导转变温度附近区域的放大，其它超导性质参数测量和拟合值见表2。剩余电阻率的90%和10%定为超导转变温度（Tconset）和零电阻温度（Tc0）以及温度T=300和40 K时电阻率。670℃制备MgB2薄膜的Tconset（39.21 K）和ΔT（0.56 K），随沉积温度升高到730℃时Tconset提高到39.73 K，Tc0提高到39.53 K，ρ40 K为0.77μΩ·cm，而ΔT减小到0.20K，说明薄膜超导相的均一性得到了进一步的提升；另一方面剩余电阻比率RRR=ρ300 K/ρ40 K由670℃的3.5增加到13.9，增幅达到了297%。相比于王淑芳等人[15]在Ta基底上制备MgB2厚膜的RRR=1.9和王大友等[10，11]应用HPCVD法不锈钢衬底上制备MgB2膜的RRR=1.7要大得多，主要是所制备超导膜含非超导相和氧化物杂质相引起超导能隙π带变脏，造成剩余电阻比率RRR值变小，超导转变温度降低。利用公式l=mvF/e2np0，以及平面内费米速度vF=4.8×107 cm/s，载流子密度n=6.7×1022 e/cm3（每个原胞2个电子）以及电子质量m，得到了在制备温度730℃生长的MgB2薄膜的电子自由程l（33.1 nm），明显大于MgB2块材样品中电子的相干长度5 nm[3]，表明样品处于干净极限。根据Rowell等人[28]从实验规律总结推算临界电流密度值的经验公式：Jc∝1/ρ300～50 K，我们估算出超导薄膜临界电流密度为106～107 A/cm2，与PIT多芯MgB2线材相比大了2～3个数量级[17，18]，在高能物理、电力输运、核磁共振成像仪（MRI）和有关空间项目等应用方面，我们所报道的工作具有实质性的借鉴作用。基于约瑟夫森结结区临界电流密度Jc与势垒层厚度d的关系公式：Jc≈J0e-d/ζd（J0为超导薄膜的临界电流密度，ζd是绝缘层中超导体的相干长度），只要获得MgB2/Mo/MgB2多层膜的金属介质层厚度d小于1.5倍MgB2的ζd（5～7 nm）的厚度，就能达到或者超过目前铌基SIC临界电流密度20 kA/cm2的水平[7，10]，基于该项工艺制作的快速单磁通量子（RSFQ）逻辑器件开启频率可以达到1 THz，而其工作环境温度可在20 K以上，这对于MgB2薄膜材料在超导电子技术应用具有十分重要的意义。