Технология изготовления криоэлектронных информационно-измерительных приборов на основе слоистых структур высокотемпературных сверхпроводников

• Автор: Филимонов, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ современного состояния технологии термоэлектронных информационно-измерительных приборов
1.1. Технология химической гомогенизации прекурсоров при синтезе высокотемпературных сверхпроводников УВа2Сиз07.5 и В128г2СаСи2С>8+х
1.2. Технология выращивания кристаллов высокотемпературных сверхпроводников УВа2Сиз07_5 и В128г2СаСи208+х
1.3. Технология получения тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников УВа2Си307.5 и В128г2СаСи208+х
1.4. Материалы подложек и буферных слоев для многослойных высокотемпературных сверхпроводников и элементов криоэлектронных
информационно-измерительных приборов
Выводы
2. Технологические процессы формирования многокомпонентных пленок высокотемпературных сверхпроводников
2.1. Оптимизация технологического процесса формирования толстых В128г2СаСи208+х пленок на подложках М§0 методом планирования эксперимента
2.2. Технологическое оборудование для формирования многокомпонентных тонких пленок
2.3. Технологические процессы формирования многокомпонентных тонких пленок на основе магнетронного распыления на постоянном
токе
2.4. Математическая модель формирования многокомпонентных тонких
пленок с использованием сложной мишени
Выводы
3. Технологические процессы формирования многослойных высокотемпературных сверхпроводников
3.1. Технологический процесс формирования слоистой структуры В128г2СаСи208+х/ УВа2Сиз07
3.2. Влияние слоя нитрида алюминия на свойства слоистых структур, использующих высокотемпературные сверхпроводники В128г2СаСи208+х
и УВа2Си307.§
Выводы
4. Технология изготовления и исследование элементов криоэлектронных информационно-измерительных приборов на основе слоистых структур высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП)
4.1. Составные слоистые ВТСП магнитные экраны
4.2. Слоистый двухступенчатый ВТСП токоограничитель-выключатель
4.3. Управляемый ВТСП резистор
4.4. ВТСП датчик температуры
4.5. Криоэлектронный преобразователь импульсов
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время одним из основных направлений развития приборостроения является микроминиатюризация, позволяющая повысить надежность и технологичность аппаратуры за счет микро-модулыюй компоновки элементов с применением интегральной и функциональной микроэлектроники. Важно развивать данное направление с использованием новых подходов в технологии изготовления информационно-измерительной аппаратуры, основываясь непосредственно на использовании физических явлений в твердом теле. Такой подход может быть реализован в криоэлектронике, основанной на взаимодействии электромагнитного поля в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) при криогенных температурах.
Основной технологической задачей при создании элементов криоэлек-тронных информационно-измерительных приборов на основе высокотемпературных сверхпроводников является получение сред с заданными свойствами. Эту задачу можно решить, применяя в элементах криоэлектронных приборов соответствующие ВТСП слоистые структуры.
Сегодня при изготовлении пленок ВТСП даже в идентичных технологических условиях часто их свойства оказываются существенно различными из-за сильного влияния отдельных технологических параметров. Поэтому разработка технологии формирования ВТСП пленок и ВТСП слоистых структур для криоэлектронных информационно-измерительных приборов на промышленных установках позволит решить проблему их массового изготовления. Кроме того, представляется перспективным исследование технологии формирования ВТСП слоистых структур с дополнительным (буферным, либо диэлектрическим, либо защитным, либо активным, либо промежуточным) слоем материала нитрида алюминия (A1N).
В настоящее время открыто много семейств ВТСП, однако пока только некоторые из них перспективны для использования в технике [1]. К группам

К настоящему времени известно большое число методов получения пленок ВТСП, позволяющих получать образцы с высокими критическими параметрами. Для нанесения металлооксидных пленок требуемого стехиометрического состава с успехом используются молекулярно-лучевая эпитаксия [84-86] и термическое соиспарение отдельных элементов [87-93], лазерное испарение керамических мишеней [94-96], такие ионно-плазменные методы как диодное распыление [97], триодное распыление [98], магнетронное распыление на постоянном токе [99-101], ВЧ магнетронное распыление [102-105], распыление ионными пучками [106]. Кроме того, применяются химические методы получения ВТСП пленок и покрытий [24].
Практически все технологические методы позволяют получать как аморфные пленки, которые приобретают сверхпроводящие свойства только после высокотемпературной рекристаллизации, так и пленки, требуемая кристаллическая структура и сверхпроводящие свойства которых формируются непосредственно в процессе роста (одностадийные методики in situ). В последнем случае необходимые температуры удается снизить до 600°С. Пленки, полученные в одно- и двухстадийных процессах, как правило, заметно различаются по своим свойствам. При больших температурах наблюдается быстрый рост кристаллитов в пленках, приводящий к образованию матовой (неровной) поверхности и падению критических токов за счет образования слабых межгранульных связей. В результате образцы, прошедшие высокотемпературный отжиг, обладают довольно рыхлой гранулированной структурой с размерами отдельных кристаллитов от 1 до 5 мкм, а характерные значения плотностей критического тока для этих пленок составляют 103-104 А/см2 при Т=77К [107]. При высоких.температурах интенсивно идет процесс диффузии на границе пленка-подложка, толщина переходной области составляет доли микрометра, поэтому для получения пленок с высокими значениями Те их толщину приходится выбирать порядка 1 мкм. Такие пленки представляют собой систему слабосвязанных гранул.