dc-Sputtering법에 의한 YBCO계 고온초전도체 박막 형성에 관한 연구 = A Study on the Fabrication of Superconducting YBCO-system Thin Film by dc-Sputtering Method
저자
황호병 (대전대학교 이과대학 물리학과)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1992
작성언어
Korean
주제어
KDC
400
자료형태
학술저널
수록면
27-36(10쪽)
제공처
소장기관
고온 초전도체를 microelectronics 분야에 이용하려면 박막 형태로 만들어야 하는데, 조성비에 맞는 원소들의 증착 그리고 소결과정 중 이들 원소와 기판원소와의 상호작용 등 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 MgO(100) 기판 위에 Y₁Ha₂Cu₃O?고온 초전도 박막을 형성하기 위하여, chamber압력 30mTorr그리고 power 밀도 4.2W/㎠하에서 dc-magnetron sputtering 한 후 산소 21/min하의 전기로에서 소결 하였다. 시료들은 원소 Y, Ba, Cu의 조성비가 1:4:2.5, 1:3:5, 혹은 1:2:3인 single target으로 증착한 후 900℃, 950℃, 혹은 1000℃에서 열처리 함으로써 제작되었다. 조성비가 1:2:3인 시료는 어떤 소결 온도에서도 20°K이상 온도에서 초전도성을 갖지 않았고, 조성비 1:3:5 시료는 900℃에서 소결 하였을 경우 50°K에서 초전도성을 보였으며, 조성비 1:4:2.5시료는 900℃에서 소결하였을 때 84°K에서부터 상태의 전이가 일어나기 시작하여 70°K에서 전기저항이 완전히 영인 초전도 상태가 되었다. 역시, XRD data도 70°K나 50°K에서 초전도성을 갖는 시료의 경우 perovskite 구조 결정성이 그외의 시료보다 훨씬 좋음을 보였다. 결국 증착 과정에서 Ba원소를, 2차전자산소음이온(O? 혹은 O?)의 resputtering 효과로* 잃게 됨을 그리고 3가지의 소결온도증에서 900℃가 가장 적합함을 알았다.
For the applications of high Tc superconductors in the area of microelectronics, materials should be fabricated into the desired form such as a thin film on substrate. In comparison to making bulk samples of high Tc superconductors, the fabrication of thin films is considered to be much more difficult. The promary difficulty in this process is stoichiometric deposition parameters of the elements of interest are quite different. A second problem is the interaction of the film with its substrate during the deposition or heat treatment processes. YBCO thin films on MgO(100) substrates were fabricated by dc-magnetron sputtering method under the total chamber pressure of 30mTorr and power density of 4.2W/㎠. Samples were deposited from YBCO system single targets with various stoichiometries of 1:2:3, 1:3:5, and 1:4:2.5 and then post-annealed at different temperatures of 1,000℃, 950℃, and 900℃ under the oxygen flow of 21/min. Among those samples, the sample, which was deposited from YBCO single target with the stoichiometry of 1:4:2.5 and annealed at 90℃, started to show infinite conductivity when it cooled down to 70K. The sample with the stoichiometry of 1:2:3, 1:3:5 did not show superconductivity at all above 20℃ even at any annealing temperature. Meanwhile, the sample with the stoiciometry of 1:3:5 became a superconductor at 50K when it was annealed at 900℃. XRD data also showed that the samples having superconductivity at the temperature of 70K or 50K have higher level of crystallinity in a sense of perovskite structure than any other sample. Finally I arrive at the conclusion that we lost lots of barium elements by the resputtering effect* of secondary electron oxygen anions(O? orO?) in the deposition process and 900℃ is the most probable post-annealing temperature of 1000℃, 950℃ and 900℃.
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