Processing math: 100%

Физико-технологические основы осаждения тонких ВТСП-плёнок YBa2Cu3O7δ

В. С. Флис1, В. М. Пан1, В. А. Комашко1, В. О. Москалюк1, И. И. Пешко2

1Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
2Институт физики НАН Украины, просп. Науки, 46, 03028 Киев, Украина

Получена: 19.04.2006. Скачать: PDF

Проведены тщательные теоретические и экспериментальные исследования и модернизация отдельных процессов лазерного и магнетронного методов осаждения с целью создания YBa2Cu3O7δ пленок и барьерных слоев СеО2 с контролируемой кристаллической структурой и высокими сверхпроводящими свойствами пленок YBa2Cu3O7δ. В результате работы разработаны физико-технологические основы получения сверхпроводящих пленок YBa2Cu3O7δ на диэлектрических (сапфировых) подложках с использованием барьерного слоя CeO2, как методом двухлучевого лазерного осаждения, так и магнетронного распыления. Проведена оптимизация технологических режимов осаждения пленок обоими методами. Показано, что при оптимальных условиях осаждения можно получать эпитаксиальные пленки YBa2Cu3O7δ с контролируемой наноструктурой, как методом импульсного лазерного осаждения, так и методом магнетронного распыления. При этом возможно контролируемо изменять сверхпроводящие свойства ВТСП-пленок YBa2Cu3O7δ, как по токонесущей способности, так и по поверхностному импедансу на сверхвысоких частотах. Плотность критического тока сверхпроводящих пленок в зависимости от количества линейных дефектов (краевых дислокаций) может колебаться от 7106 A/см2 при 77 К в нулевом магнитном поле для плотности линейных дефектов около 1011 см2 до ×105 A/см2 в таких же условиях измерения для плотности линейных дефектов около 1010 см2. В то же время поверхностное сопротивление для тех же пленок, измеренное при 77 К на частоте 135 ГГц, в зависимости от плотности линейных дефектов изменяется от 160 мОм до 115 мОм, соответственно. Разработанные технологии в дальнейшем могут использоваться для изготовления пленочных СВЧ-фильтров в мобильной, сотовой и спутниковой связи, а также для создания длинномерных, так называемых покрытых проводников с высокой токонесущей способностью в сильных магнитных полях для электротехнических применений и в сетях электропередач.

Ключевые слова: лазерное осаждение, магнетронное распыление, YBCO-плёнки, барьерные слои, структура, плотность критического тока, поверхностное сопротивление.

PACS: 61.72.Lk, 74.72.Bk, 74.76.Bz, 81.15.Cd, 81.15.Fg, 81.40.Rs, 85.25.-j

Citation: V. S. Flis, V. M. Pan, V. A. Komashko, V. O. Moskalyuk, and I. I. Peshko, Physicotechnological Principles of Deposition of Thin High-Tc Superconducting Films of YBa2Cu3O7δ, Usp. Fiz. Met., 7, No. 4: 189—241 (2006) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.07.04.189


Цитированная литература (37)  
  1. С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко, Действие излучения большой мощности на металлы (Ред. А. М. Бонч-Бруевич, М. А. Ельяшевич) (Москва: Наука: 1970), с. 272.
  2. D. W. Gregg and S. J. Thomas, J. Appl. Phys., 37, No. 12: 4313 (1966). Crossref
  3. P. Langer, G. Tonon, F. Floux, and A. Ducauze, IEEE J., QE-2, No. 9: 499 (1966).
  4. R. K. Singh and J. Narayan, Phys. Rev. B, 41, No. 13: 8843 (1990). Crossref
  5. E. Bernal, J. F. Ready, and L. P. Levine, Phys. Letts., 19, No. 8: 645 (1966).
  6. R. F. Wood and G. E. Giles, Phys. Rev. B, 23, No. 6: 2923 (1981). Crossref
  7. A. E. Bell, RCA Review, 40: 295 (1979).
  8. T. Venkateson, X. D. Wu, A. Inam, and J. B. Wachtman, Appl. Phys. Lett., 52, No. 14: 1193 (1988). Crossref
  9. J. P. Zheng, Z. Q. Huang, D. T. Shaw, and H. S. Kwok, Appl. Phys. Lett., 54, No. 3: 280 (1989). Crossref
  10. Z. Trajanovic, L. Senapati, R. P. Sharma, and T. Venkatesan, Appl. Phys. Lett., 66, No. 18: 2418 (1995). Crossref
  11. B. Holzapfel, B. Roas, L. Schultz, P. Bauer et al., Appl. Phys. Lett., 61, No. 26: 3178 (1992). Crossref
  12. E. V. Peshen, A. V. Varlashkin, S. I. Krasnosvobodtsev, B. Brunner et al., Appl. Phys. Lett., 66, No. 17: 2292 (1995). Crossref
  13. M. D. Strikovsky, E. B. Klyuenkov, S. V. Gaponov, J. Schubert et al., Appl. Phys. Lett., 63, No. 8: 1146 (1993).
  14. Z. Trajanovic, S. Choopun, R.P. Sharma, and T. Venkatesan, Appl. Phys. Lett., 70, No. 25: 3461 (1997).
  15. F. Müller, K. Mann, P. Simon et al., Proc. SPIE, OEL’93: 1858 (1993).
  16. H. S. Kwok, Thin Solid Films, 218: 177 (1992).
  17. M. Lorenz, H. Hochmuth, D. Natusch et al., IEEE Trans. on Appl. Supercond., 7, No. 2: 1240 (1997).
  18. H. S. Kwok, P. Mattocks, L. Shi, X. W. Wang et al., Appl. Phys. Lett., 52, No. 21: 1825 (1988).
  19. L. Lynds, B. R. Weinberger, G. G. Peterson, and H. A. Krasinski, Appl. Phys. Lett., 52, No. 4: 320 (1988).
  20. Q. Y. Ying, D. T. Shaw, and H. S. Kwok, Appl. Phys. Lett., 53, No. 18: 1762 (1988). Crossref
  21. G. Piquero, P. M. Mejias, and R. Martinez-Herrero, Opt. Commun., 107: 179 (1994).
  22. BK Periodic library: CD CHIP, No. 12 (1998).
  23. Н. И. Коротеев, И. Л. Шумай, Физика мощного лазерного излучения (Москва: Наука: 1991), с. 310.
  24. E. G. Erichson, Laser Focus, No. 4: 16 (1970).
  25. А. А. Каминский, Г. Р. Вердун, В. Коешнер, Ф. А. Кузнецов и др., Кв. электроника, 19, № 10: 941 (1992).
  26. M. W. Denhoff and J. P. McCaffrey, J. Appl. Phys., 70: 3986 (1991).
  27. X. D. Wu, R. C. Dye, R. E. Münchausen, S. R. Foltyn et al., Appl. Phys. Lett., 58: 2165 (1991). Crossref
  28. P. Merchant, R. D. Jacowitz, K. Tibbs, R. C. Taber, and S. S. Laderman, Appl. Phys. Lett., 60: 763 (1992).
  29. R. Wördenweber, J. Einfeld, R. Kutzner, A. G. Zaitsev et al., IEEE Trans. Appl. Supercond., 9: 2486 (1999).
  30. R. K. Hollmann, O. G. Vendik, A. G. Zaitsev, and B. T. Melekh, Supercond. Sci. Technol., 7: 609 (1994).
  31. A. G. Zaitsev, R. Wördenweber, G. Ockenfuß, R. Kutoier et al., IEEE Trans. Appl. Supercond., 7: 1482 (1997).
  32. K. D. Develos, M. Kusunoki, and S. Ohshima, Jap. J. Appl. Phys., 37: 6161 (1998).
  33. R.-J. Lin, L.-J. Chen, L.-J. Lin, Y.-C. Yu, W. Wang, and E. K. Lin, Jap. J. Appl. Phys., 35: 5805 (1996).
  34. J. H. Lee, W. I. Yang, H. J. Kwon, V. A. Komashko, and S. Y. Lee, Supercond. Sci. Technol., 13: 989 (2000).
  35. K. Conder, J. Karpinski, E. Kaldis et al., Physica C., 196: 164 (1992).
  36. V. M. Pan, V. S. Flis, O. P. Karasevska, V. I. Matsui et al., J. Supercond. Inc. Novel Magn., 14: 109 (2001).
  37. V. A. Komashko, A. G. Popov, V. L. Svetchnikov, A.V. Pronin et al., Supercond. Sci. Technol., 12: 1 (1999).