Способ получения пленок высокотемпературных сверхпроводников Советский патент 1993 года по МПК H01L39/24 

Изобретение относится к сверхпроводимости и может быть использовано при реализации структур криоэлект- роники.

Цель изобретения - повышение величины критического тока за счет создания текстурированных пленок с осью текстуры ортогонально плоскости подложки .

Сущность способа заключается в том, что текстурированную пленку с требуемым направлением оси текстуры получают за счет подбора совокупности состава атмосферы и режима термообработки. Нагрев до температуры отжига и отжиг проводят в инертной атмо сфере, при этом длительность отжига составляет 0,5-30 мин„ Минимальное время отжига 0,5 мин определяется необходимостью создания текстуры с осью, перпендикулярной плоскости неориентирующей оксидной подложки, и

найдено экспериментальное Максимальное время выдержки определяется взаимодействием фазы 1:2:3 с рядом подложек (например, А1г03) при высокой температуре, что приводит к размытию сверхпроводящего перехода Нанесение пленок на подложку производят с помощью магнетронного распыления в атмосфера аргона с использованием мишени из керамики (TR) BazCu307 x, где TR Y, Ей, Ег„ Существенной разницы в условиях распыления, отжига и свойствах полученных пленок не наблюдается,, (Предложенный метод может быть с таким же успехом использован и для структур, где осаждение пленок проводят электронным лучом, триодным или другим вакуумным методом напыления. Величина критического тока, как правило, несколько выше в пленка, отожженных 8 течение короткого времени (0,2-2 мин) при более высокой

О

ел

ч о

ь

рых аналогичны условиям примера 1, Помимо чисто оксидных подложек, указанный способ может быть использован и для получения пленок на под3165170 4

температуре (900-920°С)„ Это связано водящее состояние К, величина j с малым размером образующихся при та- при 77 КрЗ Ю3 Л/см2, ких режимах зерен„ Нагревание струк- В таблице приведены данные для при- туры пленка - подложка до температу- с меров 3-11, условия проведения кото- ры отжига проводят в атмосфере аргона или азота„ Скорость нагревания может быть любой от 100°/ч до 2000°/мин„ Процесс выдержки - отжига в инертной атмосЛере при высокой тем- -JQ ложках из других материалов с исполь- пературе может быть разделен с про- зованием промежуточного оксидного цессом охлаждения в кислородсодержа- подслоя, например на подложках из щей атсофере: после высокотемператур- кремния (примеры 9 и 10)0 Толщина мого отжига пленка может быть охлаж- подслоя в этом случае составляет дена до более низкой температуры (от 15 0,4 мкм. Таким образом, предлагае- 500°С до комнатной) в инертной ат- мый способ позволяет воспроизводимо

получать на неориентирующих оксидных подложках пленки высокотемпературных сверхпроводников типа (TR) 20 ВагСиз°7-хс осью текстуры перпендикулярно плоскости подложки и добиваться за счет этого на 1-2 порядка более высоких значений критического тока, что расширяет область применемосфере, затем вновь нагрета до 830- 950°С и охлаждена уже в кислородсодержащей атмосфере.

Пример 1„ На подложку HF02/ (фианит) с ориентацией (ill) с помощью магнетрона напыляют пленку YBa2Cu307 xтолщиной 0,8 ммс Структу25

ру пленка - подложка нагревают в инертной атмосфере до 950 С, выдержи25

ния таких пленок в устроиствах твердотельной электроникис

Формула изобретения Способ получения пленок высокоЕи, Ег, включающий вакуумное напыление пленки на оксидную подложку

вают при этой температуре 5 мин, заменяют азот на кислород и охлаждают структуру со серостью 200°/ч„ Пленка имеет четко выраженную текстуру 30

с осью перпендикулярно подложке (силь-температурных сверхпроводников сосные отражения типа 001), температурутава (TR) Ba2Cu3Or Jl, где TR Y, перехода в сверхпроводящее состояние 83 К и величину Jc при 77 К 5 х

х 103 Д/см2035последующий отжиг структуры пленка Пример 2„ На подложку Hf02/подложка при 830-950°С и охлаждение

с ориентацией (100) с помощью маг-в кислородсодержащей атмосфере8 о тнетрона напыляют пленку ЕиВа2Си 07-хличающийся тем, что, с

толщиной 1 мкм„ Структуру пленка -целью повышения величины критическоподложка нагревают в атмосфере арго- 40го тока за счет создания текстурирона до 880°Г,, выдерживают при этойванных пленок (001) с осью текстуры

температуре 10 мин, охлаждают доортогонально плоскости подложки,

комнатной температуры. Ратем в кисло-структуру пленка - подложка после

роде нагревают до 880°С и охлаждаютнапыления нагревают в инертной атсо скоростью 150°/ч Пленка имеет 45мосфере до температуры отжига и отжиг

четко выраженную текстуру (001), тем-проводят в той же атмосфере в течепература перехода пленки в сверхпро-ние 0,5-30 мин„

рых аналогичны условиям примера 1, Помимо чисто оксидных подложек, указанный способ может быть использован и для получения пленок на подводящее состояние К, величина j при 77 КрЗ Ю3 Л/см2, В таблице приведены данные для при меров 3-11, условия проведения кото- ложках из других материалов с исполь- зованием промежуточного оксидного подслоя, например на подложках из кремния (примеры 9 и 10)0 Толщина подслоя в этом случае составляет 0,4 мкм. Таким образом, предлагае- мый способ позволяет воспроизводимо

получать на неориентирующих оксидных подложках пленки высокотемпературных сверхпроводников типа (TR) ВагСиз°7-хс осью текстуры перпендикулярно плоскости подложки и добиваться за счет этого на 1-2 порядка более высоких значений критического тока, что расширяет область примене

ния таких пленок в устроиствах твердотельной электроникис

Формула изобретения Способ получения пленок высокоЕи, Ег, включающий вакуумное напыление пленки на оксидную подложку

тава (TR) Ba2Cu3Or Jl, где TR Y,

Примеры 1ля плрмим |0Г-Ж и rU«tCu5Or f

II I Zn I ZTOZ IZZ ZiniLIIj:ZZ

Параметры Состав пленки

(Ги)Пт.VBn,rn,n, , УВа, , Ва,Ги,Ог, TBatCu,Ot.

УВа,Ги,0,.,

УВа,Ги,0,.,

Изобретение относится к сверхпроводимости Цель изобретения - повышение величины критического тока за счет создания текстурированных пленок. (001) с осью текстуры ортогонально плоскости подложки Поставленная цель достигается тем, что после вакуумного напыления пленки состава (TR) Ва2Си3Ог х,где TR У, Ей, Ег, на подложку проводят нагревание пленки до температуры отжига. Отжиг проводят при 830-950°С в инертной атмосфере в течение 0, мин0 1 табл.

HfO,/Y,O, ЧВП4R1

950850350

0,80.50,6

АгNAT

302

0,5

82

2 10

Воэчух 0,5Ot

,5 Нг

8387

НцО

А1гО, АЦО,М«° SW.ZrO, SnVrO, HЈ0,/t,0,

990 1,0

i J

o,

nil

630900

0,80,0

StAr

301

ВоздухВояпух

81

Cl

8JO

0,8

At

1

900 1

°t 1-5 ним

Bosnj 0. 8183

6-10 2-10 3-10

1-10 8-10

1-10

50