本發(fā)明屬于超導薄膜制備，特別是涉及一種用于單光子探測器的ybco薄膜及其沉積方法。
背景技術(shù)：
1、超導納米線單光子探測器(snspd)是一種將輸入的單光子信號轉(zhuǎn)化為電脈沖信號的超導微納器件，其具有高探測效率、高計數(shù)率、低暗計數(shù)以及極小時間抖動等性能優(yōu)勢，因此snspd在多個領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。當前應(yīng)用于snspd研制的超導薄膜材料包括晶態(tài)或多晶態(tài)氮化鈮(nbn)或氮化鈦鈮(nbtin)、以及完全無序的非晶態(tài)超導體硅化鎢(wsi)或硅化鉬(mosi)等傳統(tǒng)超導體。盡管這些超導薄膜材料具有穩(wěn)定可靠的超導電性，但受限于其相對較低的超導臨界溫度，傳統(tǒng)的snspd器件須在0.8k-4.2k溫度下才能展現(xiàn)較好單光子響應(yīng)性能，這成為了限制snspd探測性能與應(yīng)用的關(guān)鍵。相較于傳統(tǒng)的超導薄膜材料，ybco(釔鋇銅氧)是一種高溫超導材料，ybco的超導轉(zhuǎn)變溫度(tc)高于液氮的沸點(77k)，通常在90k左右，這使其可以在液氮環(huán)境中實現(xiàn)超導態(tài)，高溫超導材料ybco擁有低溫超導體無法比擬的超導轉(zhuǎn)變溫度(tc>77k，液氮溫區(qū))，利用超薄ybco薄膜制備snspd是提高其工作溫度的一種具有前景的方案。
2、然而，由于ybco超導薄膜復雜的組分與結(jié)構(gòu)，當前超薄ybco薄膜材料的沉積仍面臨著較大的挑戰(zhàn)，尤其是滿足snspd制備所需的超薄ybco薄膜材料?，F(xiàn)有的常規(guī)ybco薄膜制備方法，如脈沖激光沉積(pld)、磁控濺射(ms)、電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)、金屬有機沉積(mod)、金屬有機化學氣相沉積(mocvd)等，存在難以獲得高質(zhì)量超薄ybco薄膜的問題。例如，金屬有機沉積以及金屬有機化學氣相沉積方法制備的ybco薄膜通常致密度偏低，難以獲得高質(zhì)量的ybco薄膜；磁控濺射難以獲得單晶薄膜，且在濺射過程中容易造成反濺射，影響薄膜形貌；當ybco薄膜厚度降低時會造成薄膜殘余應(yīng)力難以釋放，導致超導電性大幅下降，因而現(xiàn)有的脈沖激光沉積方法主要針對百納米以上的ybco薄膜，暫未有面向單光子探測應(yīng)用領(lǐng)域的超薄ybco薄膜沉積研究。
3、因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于單光子探測器的ybco薄膜及其沉積方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以制備能夠滿足超導單光子探測器的高質(zhì)量超薄ybco薄膜的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于超導納米線單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，所述沉積方法包括以下步驟：
3、s1、將襯底固定于脈沖激光沉積設(shè)備的基片臺上，將沉積腔抽真空，并將所述基片臺升溫至沉積溫度；
4、s2、向所述沉積腔中通入氧氣至氧壓為0.25torr～0.35torr；
5、s3、采用ybco靶材，在擋板關(guān)閉狀態(tài)下采用脈沖激光對所述ybco靶材進行預濺射；
6、s4、開啟所述ybco靶材與所述襯底之間的擋板，采用脈沖激光對所述ybco靶材進行濺射，并將噴射出的物質(zhì)沉積于所述襯底上，得到y(tǒng)bco薄膜前驅(qū)物；
7、s5、向所述沉積腔中通入氧氣，同時降溫至退火溫度，所述ybco薄膜前驅(qū)物進行原位退火處理；
8、s6、原位退火處理后，以一定的降溫速率降至室溫，得到y(tǒng)bco薄膜。
9、優(yōu)選地，步驟s1中所述襯底包括mgo或srtio3單晶襯底。
10、優(yōu)選地，步驟s1中抽真空至所述沉積腔內(nèi)的真空度為1×10-7torr～9.9×10-7torr。
11、優(yōu)選地，步驟s1中所述沉積溫度為760℃，所述升溫速率為20～30℃/min。
12、優(yōu)選地，步驟s3中所述ybco靶材的致密度不低于94％，且基于ybco化學計量比的原子百分比計算，所述ybco靶材中銅元素過量2％～5％。
13、優(yōu)選地，步驟s3中所述預濺射的脈沖激光頻率為5hz～10hz，所述預濺射的時間為300s～600s。
14、優(yōu)選地，步驟s4中所述濺射的脈沖激光頻率為2hz～4hz，所述濺射的時間為150s～300s。
15、優(yōu)選地，步驟s5中向所述沉積腔中通入氧氣至所述沉積腔內(nèi)的壓強為700torr～760torr。
16、優(yōu)選地，步驟s5中降溫至退火溫度的降溫速率為20～30℃/min；
17、優(yōu)選地，步驟s5中所述退火溫度為620～680℃，所述原位退火處理的時間為25～35min。
18、本發(fā)明還提供一種采用上述的用于超導納米線單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法所制備的ybco薄膜。
19、優(yōu)選地，所述ybco薄膜的厚度為14～30nm。
20、如上所述，本發(fā)明的用于單光子探測器的ybco薄膜及其沉積方法，具有以下有益效果：
21、本發(fā)明通過改進的脈沖激光沉積工藝，通過精確控制氧氣氛圍的沉積參數(shù)和退火過程，制備出厚度低至14nm的高質(zhì)量超薄ybco薄膜，以滿足單光子探測器的應(yīng)用需求；且所制備的ybco薄膜在超薄條件下仍保持優(yōu)異的超導性能，超導轉(zhuǎn)變溫度達78k，大幅降低了制冷成本；本發(fā)明以低復雜度的工藝實現(xiàn)了超薄ybco薄膜的高溫超導性能與均勻性的平衡，為高溫超導單光子探測器的應(yīng)用提供了材料基礎(chǔ)。
1.一種用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于，所述沉積方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s1中所述襯底包括mgo或srtio3單晶襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s1中抽真空至所述沉積腔內(nèi)的真空度為1×10-7torr～9.9×10-7torr。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s1中所述沉積溫度為760℃，所述升溫速率為20～30℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s3中所述ybco靶材的致密度不低于94％，且基于ybco化學計量比的原子百分比計算，所述ybco靶材中銅元素過量2％～5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s3中所述預濺射的脈沖激光頻率為5hz～10hz，所述預濺射的時間為300s～600s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s4中所述濺射的脈沖激光頻率為2hz～4hz，所述濺射的時間為150s～300s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法，其特征在于：步驟s5中包括以下條件中的一項或組合：
9.一種采用權(quán)利要求1～8任一所述的用于單光子探測器的ybco薄膜的沉積方法所制備的ybco薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于單光子探測器的ybco薄膜，其特征在于：所述ybco薄膜的厚度為14～30nm。