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二硼化镁（MgB2）是超导转变温度（39K）最高的二元合金化合物,较宽的能隙、无弱连接性、极短的电-声作用时间使其在制备超导器件方面的应用潜力巨大。因此对MgB2的研究无论在超导机制上,还是在超导器件的应用开发上,都具有重要意义。高质量的MgB2薄膜是制备MgB2超导器件的基础。目前主要有后退火法和一步生成法两种方式制备MgB2薄膜,前者退火时间过长,降低了制备效率;后者得到的薄膜表面粗糙度大,不利于制备MgB2超导器件。本文采用电子束退火Mg-B前驱膜制备MgB2薄膜。通过表面形貌表征、微观结构表征和电磁性测量等手段系统地研究了电子束退火制备MgB2薄膜的条件,在此基础上制备并研究了MgB2超薄膜和MgB2约瑟夫森结。这些研究为MgB2在超导器件和超导集成电路中的应用打下了基础。本文取得的主要成果如下:研究了退火温度对MgB2薄膜超导转变温度的影响。结合热力学分析和电性测量实验结果,当电子束退火的温度在600℃左右时,薄膜的转变温度Tc（0）最大,约为33K。在得到最佳退火温度的基础上,通过理论计算以及改变退火束流和退火时间确定了电子束退火制备MgB2薄膜的最佳条件为:束斑大小20mm,退火束流5mA,退火时间1s。在此基础上研究了前驱膜中不同Mg的组分对薄膜性能的影响。当Mg过量40%时,薄膜的超导性能最好,其超导转变温度Tc（0）为34.2K,20K零场下的临界电流密度为6.5×105A/cm2。通过磁性测量证明了MgB2薄膜中的主要钉扎机制为晶界钉扎。较小的薄膜表面粗糙度是制备MgB2超导器件的必要条件。研究了Mg、B的沉积速率Mg-B前驱膜表面粗糙度的影响。AFM形貌图表明B的沉积速率对Mg-B前驱膜的表面粗糙度没有影响;Mg的沉积速率是影响前驱膜粗糙度的主要因素。随着Mg沉积速率的增加Mg膜的的表面粗糙度先减小后增大,当Mg的沉积速率为0.9?/s时,Mg膜表面粗糙度最小。当Mg和B的沉积速率分别为0.9?/s和2?/s时,得到了表面粗糙度为1.78nm的Mg-B前驱膜。这种粗糙度的Mg-B前驱膜能够满足制备MgB2约瑟夫森结的条件。研究了周期厚度对MgB2薄膜表面粗糙度的影响。薄膜的截面形貌表明,当周期厚度较大时,MgB2薄膜的表面会出现气泡。EDS结果证明气泡产生的原因是前驱膜中Mg的膜层太厚。通过减小周期厚度消除了薄膜表面气泡,并进一步提高了薄膜的超导性能。当Mg、B原子比为1:2,周期厚度为12.5nm时,100nm厚的MgB2薄膜超导转变温度Tc（0）为33.4K,临界电流密度为3.8×106A/cm2,表面粗糙度为2.7nm。这种薄膜可以在MgB2基超导器件工作温度范围（20-25K）内工作。超导超薄膜是制备热电子辐射计（HEB）和超导单光子探测器（SSPD）的基础。研究了厚度对MgB2薄膜超导性能的影响。当厚度从100nm减小到10nm时,薄膜的超导转变温度变化不大;但当膜厚继续减小时,薄膜超导转变温度急剧下降。利用微观结构表征发现厚度较小时,薄膜中有大量非晶态的物质,这些非晶态物质减小了有效电流横截面积,导致薄膜的临界电流密度下降。得到了目前厚度（5nm）最小的MgB2超导薄膜,该薄膜超导转变温度Tc（0）为21.5K,在15K、2T下的临界电流密度为104A/cm2。制备了一种特殊结构的MgB2约瑟夫森结。这种结构是普通三明治约瑟夫森结的改进。与普通三明治结构不同的是,在势垒层上刻蚀凹槽后,再沉积上层超导层。通过改变刻蚀深度可以调控结区由SIS结向SNS结转变。5K下势垒层为100nm,刻蚀深度为150nm,凹槽面积为10×10μm2的SNS型MgB2约瑟夫森结超导能隙宽度为1.13meV,临界电流密度Jc（5K,0T）为1.2×105A/cm2。这种结构的约瑟夫森结可以工作在500GHz的工作频率下,与Nb基的超导器件实验结果相当。