Учебная работа № 1421. Выращивание высокотемпературных сверхпроводящих пленок YBaCuO на золоте

Учебная работа № 1421. Выращивание высокотемпературных сверхпроводящих пленок YBaCuO на золоте

А.Б.Муравьев, А.А.Скутин, К.К.Югай, К.Н.Югай, Г.М.Серопян, С.А.Сычев, Омский государственный университет, кафедра общей физики

Как известно, только определенные виды материалов могут быть применены в качестве подложек для выращивания высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) пленок, в частности, YBaCuO пленок. Причина такого ограничения заключается в высокой химической активности соединения YBaCuO, а также в том, что сверхпроводящие свойства весьма чувствительны к значениям параметров кристаллической решетки. Тем не менее, количество материалов, пригодных для выращивания качественных ВТСП пленок, постоянно увеличивается, что позволяет расширять область применения ВТСП пленок как основы для сверхпроводящей электроники. Одновременно с этим необходимо использование более дешевых подложек, чем, например, SrTiO3 (100), а также подложек с определенными физическими свойствами. Эта проблема во многих случаях решается использованием буферных слоев из различных материалов. Так, сильное химическое взаимодействие полупроводниковых материалов с YBaCuO не позволяет получать сверхпроводящие пленки на кремниевых подложках. В работе [1] такая задача успешно решена при помощи использования различных буферных слоев, например CaF2 и BaF2. Большая химическая стабильность золота к соединению YBaCuO [24] послужила причиной исследования возможности применения Au в качестве буферных слоев. Это позволило бы решить многие проблемы, связанные с созданием надежного электрического контакта к весьма чувствительным к термическим и вакуумным воздействиям YBaCuO пленкам. Еще одно важное применение золотых пленок может быть связано с формированием различных многослойных структур типа SNS, где S сверхпроводник, а N прослойка из нормального металла.

Пленки из золота были выращены на монокристаллических подложках SrTiO3 (100) методом лазерной абляции со следующими значениями параметров лазерного излучения: длина волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса 20 нс, частота повторения импульсов 12 Гц. Температура подложки при выращивании золотой пленки составляла 350oC, в камере поддерживался вакуум при торр, расстояние золотая мишень подложка составляло 3 см, время напыления 10 мин, что соответствовало толщине пленок нм. Золото напылялось на часть подложки, другая часть прикрывалась маской, которая удалялась при напылении YBaCuO пленки. Источником лазерного излучения служил импульсный лазер ЛТИ403 с Nd:YAG стержнем. Плотность мощности излучения на по

Таблица 1

YBaCuO/SrTiO3 YBaCuO/Au/SrTiO3
N			А/см2			А/см2
1	91.1	3.6		89.8	1,0
2	91.0	1.2		89.0	2.8
3	89.4	2.0		88.6	2.0
4	89.0	2.2		88.6	3.0

Таблица 2

YBaCuO/SrTiO3 YBaCuO/Au/SrTiO3
n			А/см2			А/см2
0	89.0	2.2		88.6	3.0
20	89.2	2.2		87.4	3.2
30	89.2	2.4		87.0	3.6
40	89.2	2.4		86.6	3.4
50	89.2	2.6		87.0	3.8
60	89.0	2.4		86.6

Учебная работа № 1421. Выращивание высокотемпературных сверхпроводящих пленок YBaCuO на золоте