DD298571A5 - METHOD FOR PRODUCING HIGH-TEMPERATURE SUPRUPTURES OF SEALED THICKNESS LAYERS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochtemperatursupraleitender Dickschichten. Die mit der Erfindung hergestellten HTSL-Dickschichten finden Anwendung in der Mikroelektronik und Sensorik. Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer hochtemperatursupraleitenden Schicht fuer den Einsatz in der Mikroelektronik anzugeben, wobei die hochtemperatursupraleitende Schicht technologisch einfach herstellbar sein soll und mindestens die Stromtragfaehigkeit der bisher nach den bekannten Duennschichttechnologien hergestellten hochtemperatursupraleitenden Schichten aufweisen soll, wird dadurch geloest, dasz aus einer oxidischen Schmelze mit der gewuenschten Kationenstoechiometrie mittels eines Schnellerstarrungsprozesses Flakes erzeugt werden, und dasz ein oder mehrere Flakes, die gegebenenfalls einer Formgebung unterzogen werden, auf ein Substrat aufgebracht und anschlieszend mindestens einer definierten Temperbehandlung unterhalb 1 000C bis zur Einstellung der geforderten Sauerstoff-Stoechiometrie unterworfen werden.{Supraleiter; Hochtemperatursupraleiter; oxidische Hochtemperatursupraleiter; supraleitende Dickschicht}The invention relates to a method for producing high-temperature superconducting thick films. The HTSC thick films produced by the invention are used in microelectronics and sensor technology. The object of the invention to provide a method for producing a high-temperature superconducting layer for use in microelectronics, wherein the high-temperature superconducting layer should be technologically easy to produce and should have at least the Stromtragfaehigkeit the hitherto produced by the known thin-film technologies high-temperature superconducting layers, is thereby dissolved, dasz flakes are produced from an oxidic melt having the desired cation stoichiometry by means of a rapid solidification process, and one or more flakes, which are optionally subjected to shaping, are applied to a substrate and subsequently subjected to at least one defined tempering treatment below 1000 C until the required oxygen stoichiometry is established {superconductor; High temperature superconductors; oxide high-temperature superconductors; superconducting thick film}
Description
Die Erfindung betrifft ein Vu1 u,,uen zur Herstellung hochtemperatursupraleitender Dickschichten (HTSL-Schichten). Die mit der Erfindung hergestellten HTSL-Dickschichten finden Anwendung in der Mikroelektronik und Sensorik.The invention relates to a Vu 1 u u uen for the production of high-temperature superconducting thick films (HTSC layers). The HTSC thick films produced by the invention are used in microelectronics and sensor technology.
Von Komatsu et al., Japn. J. Appl. Phys. 26 (1987), L 1148 wird ein Verfahren zur Herstellung von oxidischen Hochtemperatursupraleitern beschrieben, bei dem aus einer oxidischen Schmelze mittels eines Schnellerstarrungsprozesses Proben erzeugt werden, die in einer nachfolgenden Temperaturbehandlung die für die Hochtemperatursupraleitung erforderliche O2-Stöchiometrie erhalten.By Komatsu et al., Japn. J. Appl. Phys. 26 (1987), L 1148 describes a method for producing high-temperature oxide superconductors, in which samples are produced from an oxidic melt by means of a rapid solidification process, which in a subsequent temperature treatment obtains the O 2 stoichiometry required for high-temperature superconductivity.
Die Proben kann man aufg'und der flächenmäßigen Begrenzung und der Dicke als Flakes bezeichnen. Dabei beschränkt sich die Anwendung auf die Verwendung des Flakes an sich als Hochtemperatursupraleiter, wobei das Flake mechanisch sehr empfindlich ist.The specimens may be referred to as flakes depending on areal extent and thickness. The application is limited to the use of the flake per se as a high-temperature superconductor, the flake is mechanically very sensitive.
Die Anwendung keramischer HTSL-Schichten bzw. keramischer Hochtemperatursupraleiter tat aufgrund der Korngrenzeneffekte durch die Stromtragfähigkeit begrenzt. Die mittels bekannter Dünnschichttechnologien hergestellten HTSL-Schichten besitzen zwar eine höhere Stromtragfähigkeit als keramische HTSL-Schichten (z. B. bei einer Schichtdiel te von 1 pm 2 χ 10β A/cmJ); ihr Einsatz ist jedoch aufgrund des hohen technologischen Herstellungsaufwandes auf dünne Sch chten begrenzt. Außerdem bereitet bei diesen Technologien die Einstellung der Kationenverhältnisse Schwierigkeiten.The application of ceramic HTSC layers or ceramic high-temperature superconductors was limited by the current carrying capacity due to the grain boundary effects. Although the HTSC layers produced by means of known thin-film technologies have a higher current carrying capacity than ceramic HTSC layers (for example in the case of a layer thickness of 1 μm 2 χ 10 β A / cm J ); However, their use is limited due to the high technological manufacturing effort on thin Sch. Moreover, these technologies pose difficulties in adjusting the cation ratios.
Ziel der Erfindung ist es. Hochtemperatursupraleiter für den Einsatz in der Mikroelektronik vorzusehen.The aim of the invention is. To provide high-temperature superconductors for use in microelectronics.
Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer hochtemperatursupraleitenden Schicht für den Einsatz in der Mikroelektronik anzugeben, wobei die hochtemperatursupraleitende Schicht technologisch einfach herstellbar sein soll und mindestens die Stromtragfähigkeit der bisher nach den bekannten Dünnschichttechnologien hergestellten hochtemperatursupraleitenden Schichten aufweisen soll. Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Herstellung hochtemperatursupraleitender dichter Dickschichten, bei dem aus einer oxidischen Schmelze der gewünschten Kationenstöchiometrie mittels eines Schnellerstarrungsprozesses Flakes erzeugt werden, erfindungsgemäß dadurch, daß ein oder mehrere Flakes, die gegebenenfalls einer Formgebung unterzogen werden, auf ein Substrat aufgebracht und anschließend mindestens einer definierten Temperbehandlung unterhalb 10000C bis zur Einstellung der geforderten Sauerstoff-Stöchiometrie unterworfen werden.The invention is based on the object to provide a method for producing a high-temperature superconducting layer for use in microelectronics, wherein the high-temperature superconducting layer should be technologically easy to produce and should have at least the current carrying capacity of the hitherto produced by the known thin-film technologies high-temperature superconducting layers. The object is achieved by a method for producing high-temperature superconducting dense thick layers, in which flakes are produced from an oxidic melt of the desired cation stoichiometry by means of a rapid solidification process, according to the invention in that one or more flakes, which are optionally subjected to shaping, are applied to a substrate and then subjected to at least one defined annealing treatment below 1000 0 C until the adjustment of the required oxygen stoichiometry.
Die Verbindung des Flakes zum Substrat wird durch Ansintern ohne wesentliche Interdiffusion erzielt. Ein günstigeres Ansintern des bzw. der Flakes auf dem Substrat sowie eine Unterstützung bei der Formgebung werden dadurch erzielt, daß während der Temperbehandlung auf das Flake in Richtung des Substrates ein Druck mittels eines Stempels ausgeübt wird.The connection of the flake to the substrate is achieved by sintering without substantial interdiffusion. A more favorable Ansintern of or the flakes on the substrate and a support in the shaping are achieved in that during the annealing treatment on the flake in the direction of the substrate, a pressure is exerted by means of a punch.
Als Substrat hat sich SrTiOa als vorteilhaft erwiesen, da sich bei diesem Substratmaterial dessen günstige Kristallstruktur auf das bzw. die Flakes überträgt.As a substrate, SrTiOa has proven to be advantageous, since in this substrate material its favorable crystal structure is transferred to the flake (s).
Dadurch, Haß das getemperte Flake eine dichte kristalline Struktur aufweist, ist die Stromtragfähigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten hochtemperatursupraleitenden Dickschicht höher als bei keramischen hochtemperatursupraleitenden Schichten.Due to the fact that hate the tempered flake has a dense crystalline structure, the current carrying capacity of the high-temperature superconducting thick film produced by the method according to the invention is higher than in ceramic high-temperature superconducting layers.
Bezogen auf die größere Schichtdicke der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten HTSL-Dickschicht, liegt deren Stromtragfähigkeit über den Werten der bisher nach der bekannten Dünnschichttechnologie hergestellten HTSL-Schichten.Based on the greater layer thickness of the HTSC thick layer produced by the process according to the invention, its current carrying capacity is above the values of the HTSC layers previously produced by the known thin-film technology.
Ausführungsbeispielembodiment
Das Wesen der Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werdenThe essence of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment
Die Ausgangssubstanzen Y2O3, BaCO3 und CuO werden im Molverhältnis 0,5/2/3 gut vermischt und auf etwa 13000C erhitzt, so daß eine homogene Schmelze entsteht. Diese Schmelze wird einem Schneilerstarrungsprozeß unterworfen, wobei Flakes mit einer Dicke von 20 bis 50 \im und einer Fläche von einigen cm2 entstehen. Aus diesen Flakes werden möglichst ebene Teile einer gewünschten Form präpariert, auf ein SrTiO3-Substrat aufgelegt und einer Tomperbehandlung bei 550 bis 98O0C in reiner O2-Atmosphäre für 12h, gefolgt von einer langsamen Abkühlung (<50K/h) unterworfen. Im Ergebnis erhält man eine auf dem Substrat haftende hochtemperatursupraleitende, dichte Dickschicht, die sich in iiirer Dicke nicht wesentlich von der Dicke des verwendeten Flakes unterscheidet.The starting materials Y 2 O 3 , BaCO 3 and CuO are mixed well in a molar ratio of 0.5 / 2/3 and heated to about 1300 0 C, so that a homogeneous melt is formed. This melt is subjected to a Schneurerstarrungsprozeß, with flakes with a thickness of 20 to 50 \ im and an area of a few cm 2 arise. From these flakes as flat as possible parts of a desired shape are prepared, placed on a SrTiO 3 substrate and subjected to a Tomperbehandlung at 550 to 98O 0 C in pure O 2 atmosphere for 12h, followed by a slow cooling (<50K / h). As a result, a high-temperature superconducting dense thick film adhering to the substrate is obtained which does not substantially differ in thickness from the thickness of the flake used.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD88314451A DD298571A5 (en) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | METHOD FOR PRODUCING HIGH-TEMPERATURE SUPRUPTURES OF SEALED THICKNESS LAYERS |
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| DD298571A5 true DD298571A5 (en) | 1992-02-27 |
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Family Applications (1)
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1988
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