Изготовление и свойства эпитаксиальных пленочных гетероструктур на основе высокотемпературного сверхпроводника YBa2 Cu3 O x

• Автор: Можаев, Петр Борисович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание.
Введение
Глава 1. Эпитаксиальные пленочные гетероструктуры на основе
УВа2Си3Ох
1.1. Структура и свойства УВа2Си3Ох
1.2. Методики осаждения пленок металлооксидных
сверхпроводников
1.3. Эпитаксиальные тонкие УВСО пленки
1.4. Применения УВСО пленок в сверхпроводниковой электронике
Глава 2. Методики осаждения эпитаксиальных пленок УВСО и
изучения их свойств
2.1. Осаждение пленок УВСО распылением на постоянном токе при
высоком давлении
.,Ч>
2.2. Осаждение пленок УВСО методом лазерного распыления.'
2.3. Методики изучения электрофизических свойств УВСО
2.4. Методики изучения структуры пленок УВСО
Глава 3. Осаждение эпитаксиальных пленок УВСО
3.1. Осаждение эпитаксиальных пленок УВСО методом распыления на постоянном токе при высоком давлении
3.2. Осаждение эпитаксиальных пленок УВСО методом лазерного
распыления
3.3. Сравнение пленок УВСО, полученных различными методами
3.4. Напыление эпитаксиальных пленок УВСО в смеси аргона
и кислорода
3.5 Осаждение пленок ШВа2Си307
Глава 4. Пленочные эпитаксиальные гетероструктуры
УВС0/Се02/А1203
4.1. Свойства эпитаксиального буферного слоя Се02 на сапфире
(г-плоскость)
4.2. Совместное осаждение эпитаксиальных тонких пленок
УВСО и Се02
4.3. Переход Джозефсона на ступеньке, сформированной
в буферном слое окиси церия
Глава 5. Многослойные эпитаксиальные пленочные гетероструктуры
с межслойным торцевым контактом
5.1. Осаждение пленок УВСО на подложки с наклонной осью
5.2. Ионно-лучевое травление через маску
5.3. Джозефсоновский торцевой контакт У В С О/МЪ: 8 ТО/УВ С О
с наклонным торцом
5.4. Джозефсоновский торцевой контакт УВСО/РВССО/УВСО
с наклонным торцом
Основные результаты работы
Список публикаций автора по теме диссертации
Список цитированной литературы

Введение.
Получение и исследование эпитаксиальных пленочных гетероструктур представляет значительный интерес в как для изучения свойств материалов и их взаимодействия, так и для изготовления электронных приборов. Появление высокотемпературных металлооксидных сверхпроводников (ВТСП) позволило значительно расширить область возможных применений явления сверхпроводимости, в том числе в электронике. Вместе с тем сложность структуры ВТСП, их многоэлементный состав, существенно затрудняют получение пленок ВТСП с высоким качеством кристаллической структуры. Наличие дефектов особенно сильно сказывается на пленках ВТСП из-за малой длины когерентности сверхпроводящих носителей. Задача получения пленок ВТСП с низким содержанием дефектов является важной как для выяснения природы высокотемпературной сверхпроводимости, так и для практического использования пленок в сверхпроводниковой электронике.
Устройства сверхпроводниковой электроники, основанные на эффекте Джозефсона, могут применяться для приема и обработки электромагнитных сигналов в частотных диапазонах от долей герца до десятков терагерц. Создание таких приборов требует разработки технологии изготовления многослойных структур на основе сверхпроводников. Эпитаксиальные гетероструктуры обеспечивают высокое кристаллическое качество верхних слоев, что позволяет добиваться высоких сверхпроводниковых свойств многослойной структуры в целом. Кроме того, высокая анизотропия пленок ВТСП требует строгой взаимной ориентации фрагментов пленки и различных слоев для достижения требуемых сверхпроводниковых свойств, что также наиболее легко осуществимо в эпитаксиальных гетероструктурах. Среди ВТСП с критической температурой около 100 К наименьшей анизотропией обладает семейство материалов со структурой УВа2Си3Ох (УВСО), что делает предпочтительным использование этих материалов для

область
разряда " "м *
подложка
поворотный держатель ~
X. кварцевая труба
катод
мишень УВСО
керамическая маска (УВСО)
подложкодержатель
(ІПСОПЄІ)
основание
экраны
нагревательный провод ТІїеггпосоах
Рис. 2.1. Катод и нагреватель установки распыления на постоянном токе при высоком давлении.
изолировались кварцевой трубкой. Зазор между трубкой и стенками катода был меньше длины темного катодного пространства, что исключало зажигание разряда на боковых стенках катода. Керамическая мишень УВСО стехиометрического состава высокой плотности припаивалась к катоду индием, что обеспечивало охлаждение мишени в процессе распыления; однако, использование индия накладывало ограничение на максимально допустимый ток разряда. Важным требованием к мишени является однородность ее электрического сопротивления. Градиент потенциала на поверхности мишени может приводить к неоднородному разряду и, следовательно, неоднородному осаждению пленки.
Распыление элементов с поверхности мишени происходит с разной скоростью, что приводит к обеднению поверхности мишени наиболее летучим компонентом. Однако после установления равновесной концентрации атомов на поверхности состав распыляемого материала точно соответствует составу глубоких областей мишени. Этот механизм