Bi2201薄膜厚度測定及擇優(yōu)取向的X射線法研究.pdf

1、本文采用分子束外延法(MBE)在MgO(001)單晶基底上制備了Bi2201薄膜,對分子束外延法生長Bi2201薄膜的制備工藝、薄膜的擇優(yōu)取向及其隨厚度的演化情況進(jìn)行了細(xì)致的研究。本文主要研究了以下內(nèi)容:1.研究了分子束外延法制備的Bi2201薄膜的厚度及生長方式。本實(shí)驗測量了高真空條件下各蒸發(fā)溫度T的Bi和Cu束源爐的蒸發(fā)速率Γ,修正了經(jīng)典蒸發(fā)速率溫度關(guān)系得到ln(?！ぁ蘐)=-C/T+D的非線性模型,使得控制Bi和Cu成分更加精確,

2、制備了Bi2201薄膜。實(shí)驗通過薄膜厚度與表面粗糙度之間的關(guān)系得出了薄膜的生長模式為混合型(S—K)生長模式,數(shù)據(jù)表明本實(shí)驗制備的Bi2201薄膜由層狀生長模式向島狀生長模式轉(zhuǎn)變的臨界厚度為17.347nm(約為7個單胞)。
　　 2.研究了MgO(001)上外延生長的Bi2201薄膜的空間取向。實(shí)驗表明薄膜Bi2201(001)面旋轉(zhuǎn)45°后在MgO的(001)面上外延生長,即(001)[100]Bi2201//(001)[1

3、10]MgO生長,這時Bi2201(001)面與MgO(001)面具有面內(nèi)最小的錯配度δ=9.4％。
　　 3.研究了Bi2201薄膜的面內(nèi)取向隨厚度的演化性質(zhì)。通過實(shí)驗可知,在厚度小于17.23nm時,薄膜主要以層狀生長為主,表現(xiàn)出單晶性質(zhì),所以Φ掃衍射只表現(xiàn)出一種面內(nèi)的取向。隨著薄膜厚度的增長,薄膜生長方式由原來層狀生長轉(zhuǎn)變?yōu)閸u狀生長,吸附的粒子以球帽狀團(tuán)簇形核。隨著厚度的繼續(xù)增加,其面內(nèi)出現(xiàn)偏離層狀生長取向的晶粒,實(shí)驗測得