Физико-технологические основы осаждения тонких ВТСП-плёнок YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$
В. С. Флис$^{1}$, В. М. Пан$^{1}$, В. А. Комашко$^{1}$, В. О. Москалюк$^{1}$, И. И. Пешко$^{2}$
$^1$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^2$Институт 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 YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$ пленок и барьерных слоев СеО$_2$ с контролируемой кристаллической структурой и высокими сверхпроводящими свойствами пленок YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$. В результате работы разработаны физико-технологические основы получения сверхпроводящих пленок YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$ на диэлектрических (сапфировых) подложках с использованием барьерного слоя CeO$_{2}$, 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 YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$ с контролируемой наноструктурой, как методом импульсного лазерного осаждения, так и методом магнетронного распыления. При этом возможно контролируемо изменять сверхпроводящие свойства ВТСП-пленок YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$, 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 $7\cdot10^6$ A/см$^2$ при 77 К в нулевом магнитном поле для плотности линейных дефектов около $10^{11}$ см$^{−2}$ до $×10^5$ A/см$^2$ в таких же условиях измерения для плотности линейных дефектов около $10^{10}$ см$^{−2}$. 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-T$_{c}$ Superconducting Films of YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$, Usp. Fiz. Met., 7, No. 4: 189—241 (2006) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.07.04.189