Спосіб одержання плівок високотемпературного надпровідника yba2 cu3 o7-сігма на сапфіровій підкладці

Спосіб одержання плівок високотемпературного надпровідника YВа2Сu3O7-d на сапфіровій 36200 підкладці удосконалити процес осадження шляхом уведення додаткової операції, чим забезпечити підвищення однорідності одержуваної плівки YВа2Сu3O 7-d на сапфіровій підкладці та зменшення поверхневого опору надпровідникової плівки у надвисокочастотному діапазоні. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання плівок високотемпературного надпровідника YВа2Сu3O7- d на сапфіровій підкладці, що включає випарування в атмосфері кисню мішені з матеріалу високотемпературного надпровідника, при дії імпульсного лазерного випромінювання, осадження плівки YВа2Сu3O7- d на нагріту підкладку й охолодження підкладки в 2 етапи, відповідно до винаходу, як підкладку беруть rплощину сапфіра, перед осадженням YВа2Сu3O7-d на підкладку осаджують високотемпературний надпровідник складу GdBa2Cu3O7-d товщиною 50200 Å. Запропонований спосіб одержання плівок YВа2Сu3O 7-d на сапфірову підкладку реалізується в такий спосіб. Підкладку сапфіра з підготовленою rплощиною для осадження плівки YВа2Сu3O7-d встановлюють у циліндричну герметичну камеру з гермовводом лазерного випромінювання і зовнішнім підігрівом випарувальної камери. Мішень складається з двох керамік GdBa2Cu3O7-d і YВа2Сu3O7- d. у формі паралелепіпедів, що знаходяться один на одному та встановлених в тримачі паралельно поверхні сапфірової підкладки на відстані 1,5-3,0 см. Випарювальну камеру відкачують до тиску 1,3·10-4 Па, напускають у камеру кисень (чистота кисню 99,9%), повторюють відкачку і напуск кисню до тиску 17,5 Па. Включають зовнішній нагрівач випарювальної камери і доводять температуру сапфірової підкладки до 790°С. Направляють на мішень імпульсне лазерне випромінювання інтенсивністю 10 Вт/см із тривалістю імпульсу лазера 20 нc при довжині хвилі лазера 1,06 мкм і частоті лазерних імпульсів 11 Гц із скануванням мішені в плямі діаметром GdBa2Cu3O7-d, а потім YВа2Сu3O 7-d. При обраних режимах опромінення речовину мішені осаджують на сапфірову підкладку зі швидкістю 5 Å/имп. Осаджують спочатку плівку GdBa2Cu3O7-dтовщиною 200 Å, потім переводять лазерний промінь на частину мішені, що містить YВа2Сu3O 7-d, і доводять товщину плівки YВа2Сu3O 7-d до 200-450 нм. Після осадження плівки YВа2Сu3O7- d знижують температуру у випарувальній камері до 500°С при тиску 40 Па зі швидкістю охолодження 35 град/хв. Потім здійснюють напуск кисню до тиску (2-5)×10-4 Па і охолоджують підкладку з плівкою до температури 20°С із швидкістю 20-25 град/хв. Для здійснення способу одержання плівок високотемпературного надпровідника YВа2Сu3O7-d на сапфірову підкладку беруть: 1) терморегульовану вакуумну камеру з її зовнішнім підігрівом до температури у середині об'єму 900°С і герметичним уведенням лазерного випромінювання на довжину хвилі 1,06 мкм; 2) імпульсний лазер на довжину хвилі 1,06 мкм і тривалістю імпульсу 11 нc при частоті випромі нювання 11 Гц, що дозволяє випромінювати потік потужності 10 Вт/см 2, наприклад лазер ЛТИПЧ; 3) лейкосапфір по ОСТЗ-3772-77, оброблений для осадження на r-площину плівки YВа2Сu3O7- d; 4) мішень, що містить кераміки YВа2Сu3O7-d і GdBa2Cu3O7-d, отримані методом високотемпературного синтезу з оксидів, що мають щільність не менше 5,8 г/см 3. Винахід ілюструється наступними прикладами конкретної реалізації. Приклад 1 Мішень, що складається з двох паралелепіпедів керамік GdBa2Cu3O7-d і YВа2Сu3 O7- d встановлених один на одному, розташовують у тримачі випарювальної камери паралельно поверхні сапфірової підкладки на відстані 1,5-3,0 см. Випарювальну камеру відкачують до тиску 1,3×10-4 Па, напускають у камеру кисень (чистота кисню 99,9%), повторюють відкачку і напуск кисню до тиску 17,5 Па. Включають зовнішній нагрівач циліндричної випарювальної камери і доводять температуру сапфірової підкладки до 790°С. Направляють на мішень імпульсне лазерне випромінювання інтенсивністю 107 Вт/см 2 із тривалістю імпульсу лазера 20 нc при довжині хвилі лазера 1,06 мкм і частоті лазерних імпульсів 11 Гц із скануванням мішеней на плямі діаметром GdBa2Cu3O7-d, а потім YВа2Сu3O 7-d. При обраних режимах опромінення речовини мішені осаджують на сапфірову підкладку зі швидкістю 5 Å/имп спочатку плівку GdBa2Cu3O7-d товщиною 50-200 Å, потім переводять лазерний промінь на мішень YВа2Сu3O7- d і доводять товщину плівки, що напилюється, YВа2Сu3O 7-d до 200 нм. Після осадження плівки YВа2Сu3O 7-d знижують температуру сапфірової підкладки до 500°С при тиску 40 Па зі швидкістю охолодження 35 град/хв. Потім здійснюють напуск кисню до тиску (2-5)·10 4 Па і охолоджують сапфірову основу з плівкою до температури 20°С із швидкістю охолодження 25 град/хв. Отриману плівку піддавали наступним випробуванням: а) вимірювали критичну температуру Тс; б) вимірювали ширину переходу плівки в надпровідний стан DT; в) вимірювали температурну залежність поверхневого опору Rs на частоті 135 ГГц; г) вимірювали критичний струм плівки при температурі 77 К. Параметри процесу одержання плівки YВа2Сu3O7-d на сапфірову підкладку, а також властивості отриманої плівки приведені в прикладі 1 таблиці. Приклади 2, 3. Робили так, як описано в прикладі 1, за винятком того, що змінювали параметри режиму одержання плівок, а також товщину плівок. Числові значення параметрів приведені в прикладах 2, 3 таблиці. Для порівняння в таблиці також наведені дані по способу-прототипу. Аналіз показує, що отримані споживчі параметри плівок істотно перевищують характеристики плівок отримання по способу прототипу. 2 36200 Таблиця Приклади № Найменування параметра способу За прототипом 1 2 3 0,13-13 0,13-13 0,13-13 17,5 790 800 810 580-750 1-й шар GdBa2Cu3O7-d товщина, Å 50 100 200 Основний шар YВа2Сu3O7- d, товщина, нм 200 300 450 150 Критична температура переходу в надпровідний стан, К 98 98 98 98 Ширина переходу в надпровідний стан, DТ, К 0,1 0,1 0,1 1 6 6 6 Тиск кисню при осадженні, Па Температура підкладки під час осадження плівки, °С Критичний струм плівки при Т=77 К, А/см 2 10 Поверхневий опір плівки на частоті 135 ГГц при Т=45К, мОм 2 10 2,1 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 10 2,1 105 10