KR100193053B1 - 고온 초전도 박막의 제조방법 - Google Patents
고온 초전도 박막의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다이아몬드 같은 탄소박막을 응용한 고온 초전도 박막의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 가격이 저렴한 실리콘이나 알루미나기판/다이아몬드 같은 탄소박막 MgO 또는 SrTio3등의 완충층/고온 초전도 막의 구조를 갖는 고온 초전도 박막의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명에서는 가격이 저렴한 실리콘이나 알루미나의 같은 기판에 밀도 및 절연성이 매우 우수한 다이아몬드 같은 탄소박막을 입히고, 그 위에 완충층 역할을 하는 MgO 또는 SrTio3등의 박막을 형성시킨 후, 완충층 위에 고온 초전도 박막을 형성하고, 고온 초전도 특성을 나타내도록 하는 공정을 행함으로서 밀도, 절연성 및 열전도도가 우수하고, 디바이스에 응용시 잡읍신호가 발생되지 않은 고온 초전도 박막을 제조하였다.
Description
제1도는 본 발명의 고온 초전도 박막의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 다이아몬드 같은 탄소 박막
3 : 완충층(buffer layer) 4 : 고온 초전도막
본 발명은 다이아몬드 같은 탄소박막을 응요한 고온 초전도 박막의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 가격이 저렴한 실리콘이나 알루미나기판/다이아몬드 같은 탄소박막/NgO 또는 SrTiO3등의 완충층/고온 초전도 막의 구조를 갖는 고온 초전도 박막의 제조방법에 관한 것이다.
고온 초전도 박막은 원하는 디바이스패턴(device pattern)을 만들어 미세자계 센서, 컴퓨터 메모리 셀(computer memory cell), 스윗칭 디바이스 및 방사선 검출기등과 같이 전자 분야에 광범위하게 사용되고 있으며, 가공 형태상 반드시 기판을 사용하여야 한다. 따라서, 고온 초전도 박막은 기판의 특성과 밀접한 상관관계가 있다.
고온 초전도 박막으 기판으로는 MgO, SrTiO3등과 같은 단결정이나 완충층을 이용하여 제작이 가능한 실리콘, 알루미나등의 기판을 사용하고 있지만, MgO, SrTiO3등과 같은 단결정 기판은 고온 초전도체와 열팽창을 및 격자상수 등이 매우 유사하여 고온 초전도 박막 제조에 적합한 기판으로 알려져 있으나, 가격이 너무 비싸 실용화하기 어려운 문제점이 있었으며, 실리콘, 알루미나등의 기판은 밀도, 절연성 및 열전도도등의 특성이 좋지 않아서 디바이스에 응용시 많은 신호잡음(Signal noise)을 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 밀도, 절연성 및 열전도도등이 우수한 고온 초전도체 박막의 기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 정확도 및 신뢰성이 향상된 디바이스를 제조하기 위한 고온 초전도 박막을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 고온 초전도 박막 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 가격이 저렴한 실리콘이나 알루미나와 같은 기판에 밀도 및 절연성이 매우 우수한 다이아몬드 같은 탄소박막을 입히고, 그 위에 완충층 역할을 하는 NgO 또는 SrTio3등의 박막을 형성시킨 후, 완충층 위에 고온 초전도 박막을 형성하고, 고온 초전도 특성을 나타내도록 하는 공정을 행함으로서 밀도, 절연성 및 열전도도가 우수하고, 디바이스에 응용시 잡음신호가 발생되지 않은 고온 초전도 박막을 제조하였다.
본 발명을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
고온 초전도 박막의 특성은 기판의 성질에 따라 크게 좌우된다. 즉, 열팽창률 및 격자 상수 등도 중요하지만, 이를 실용화하기 위해서는 기판의 밀도, 절연성과 열전도도등이 우수해야 한다. 상기 조건을 갖추지 못하면, 고온 초전도 박막을 디바이스에 응용하였을 때 신호(Signal)에 많은 잡음(noise)이 발생하게 되어 디바이스의 생명인 정확도 및 신뢰성이 저하되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 밀도, 절연성 및 열전도도등이 매우 우수한 것으로 알려져 있는 다이아몬드 같은 탄소 박막을 기판위에 얇게 입혀주어 특성을 보완하였으며, 고온 초전도 박막을 이용한 디바이스 응용 가능성을 밝게 해주었다.
즉, 본 발명에서는 고온 초전도 박막을 제조함에 있어서, 가격이 저렴한 실리콘이나 알루미나 기판을 사용하며, 완충층(buffer layer)을 입히기 전에 기계적 강도와 밀도, 절연성등이 매우 뛰어난 다이아몬드 같은 탄소박막을 형성시키고, 그위에 완충층 역할을 MgO 또는 SrTiO3등의 박막을 형성한 후, 완층층 위에 고온 초전도 박막을 형성시키고 고온초전도 특성을 나타나게 하는 공정을 행하여 본 발명의 고온 초전도 박막을 제조하였다.
다이아몬드 같은 탄소박막은 구조적으로는 다이아몬드와 다르지만 광학적, 기계적 성질이 다이아몬드와 매우 유사하다.
다이아몬드 같은 탄소박막은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법 즉, 무선주파방전법(radio-frequency discharge) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법등으로 제조할 수 있다.
다음의 실시에는 본 발명의 고온 초전도 박막의 제조방법 및 이의 효능, 효과를 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저 Al203기판위에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 마이크로 웨이브 어시스티드 CVD 방법으로 다이아몬드 같은 탄소 박막을 0.5㎛의 두께로 형성시킨 다음에 MgO의 완충층을 제막하고, 고온 초전도 물질을 도포하여 본 발명의 고온 초전도 박막을 제조하였다.
상기에서 고온 초전도 물질로는 화학양론적인 양의 Y2O3, BaCO3, CuO를 혼합하고 850℃에서 하소 및 소결한 후, 850℃에서 부분응용시킨 후 냉각시켜 YBa2Cu3O6.5의 초전도체를 제조하고, 이를 분새한 것을 사용하였다.
제조된 고온초전도 박막은 기판/0.5㎛ 두께의 다이아몬드 같은 탄소 박막/1㎛ 두께의 MgO 완충층/0.5㎛ 두께의 고온초전도 막의 구조를 갖는다.
제조된 고온 초전도 박막의 임계온도는 90K이었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 고온 초전도 박막은 MgO, SrTio3등과 같은 완충층이 고온초전도체와 유사한 결정 구조 및 열팽창률을 갖기 때문에 우수한 고온초전도 특성을 얻을수 있을뿐만 아니라 기계적 강도와 밀도, 절연성이 매우 뛰어난 다이아몬드 같은 박막을 형성시킴으로서 기판의 밀도의 절연성이 우수하고 고온에서도 열전도도가 높기 때문에 디바이스 응용에 매우 적합하다.
또한, 본 발명의 고온 초전도 박막을 디바이스에 응용시 기판의 밀도와 절연성이 우수하여 외부 노이즈(noise)를 없앨 수 있고, 고온에서도 열전도도가 우수한 다이아몬드 같은 박막의 특성으로 인하여 고주파에서 신호에 노이즈가 발생하지 않게 되어 정확도 및 신뢰성이 양호하였다.
Claims (3)
- 기판에 다이아몬드 같은 탄소(diamond-like carbon) 박막을 형성시킨 후, 완충층을 형성시키고 완충층위에 고온 초전도 막을 형성시켜 고온초전도 특성 발현 공정을 행함을 특징으로 하는 고온 초전도 박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서 기판은 실리콘 또는 알루미나를 사용함을 특징으로 하는 고온 초전도 박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서 완충층은 MgO 또는 SrTio3를 사용함을 특징으로 하는 고온 초전도 박막의 제조방법.
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