KR970006618B1 - YBa_2Cu_3O_7-x 고온초전도 박막의 표면입자밀도 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

YBa2Cu3O7-x 고온초전도 박막의 표면입자밀도 제어방법

제1도는 펄스레이저를 이용한 YBa₂Cu₃O₇-x 박막제조장치를 나타낸 도면.

제2도는 산소압력의 변화에 따른 풀룸의 형태변화를 나타낸 도면.

제3도는 표면입자밀도와 증착시 산소압의 관계도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : YBa₂Cu₃O₇-x 소결체 타깃 2 : 기판

3 : 기판가열시 4 : 가스공급노즐

5 : 레이저 집광렌즈광선 6 : 레이저 광선

7 : 레이저 광선 입사창 8 : 타깃 부착기

9 : 진공 증착실 10 : 터보-분자식 펌크

11 : 풀룸 12 : 원형 풀룸

13 : 타원형 풀룸 14 : 주걱형 풀룸

본 발명은 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도박막의 표면입자밀도 제어방법에 관한 것으로, 특히 증착박막 표면상에 존재하는 표면입자밀도를 낮추는 공정을 포함하는 펄스레이저를 사용한 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막의 표면입자밀도 제어방법에 관한 것이다.

최근, YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막을 이용하여 전자소자로 응용하기 위하여, 그리고 박막표면의 평탄성을 향상시키기 위해 박막표면에 존재하는 표면입자의 밀도를 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다.

이에 따라, 종래에는 100mTorr에서 200mTorr사이의 일정한 산소압력하에서 펄스레이저를 YBa₂Cu₃O₇-x 타깃(target)표면에 조사하여, 타깃물질을 플라즈마 상태(이하, 풀룸(Plume)이라 칭함)로 방출시켜 YBa₂Cu₃O₇-x 박막을 제조하였는데, 이와같은 제조방법에 의하면, 풀룸의 모양이 타원형인 관계로 타깃에서 방출된 직경 1㎛정도의 구형 거대입자들의 밀도가 증착지점에서 높아져서, 밀도가 기판방향의 이동밀도가 높아, 제조된 박막표면에 많은 표면입자들이 존재하게 되어 박막표면의 평탄화에 악영향을 주는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여, 펄스레이저를 사용하여 YBa₂Cu₃O₇-x 박막을 제조하는데 있어서, YBa₂Cu₃O₇-x 박막표면의 평탄화를 향상시키기 위한 고온초전도 박막의 표면입자 밀도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 YBa₂Cu₃O₇-x 박막 표면상의 표면 입자 밀도의 제어방법은, 펄스레이저가 YBa₂Cu₃O₇-x 타깃표면에 조사되어 표면물질의 방출에 의해 풀룸이 형성될 때, 산소압력을 변화시켜 풀룸의 모양을 조절하여 증착지점에서의 거대 입자밀소를 최소화시키는 공정으로 구성된다.

상기와 같은 표면입자 밀도의 제어방법에 의하면, 산소압력의 변화에 따라서, 펄스레이저에 의해 타깃표면에서 방출되는 풀룸의 모양이 달라지고, 이에 따라 증착지점인 기판 표면에서의 거대 입자밀도가 감소하고, 이에 따라 박막의 표면입자밀도가 감소되어 박막표면의 평탄성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른, 증착박막 표면상에 존재하는 표면입자밀도를 낮추는 공정을 포함하는, 펄스레이저를 사용한 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막의 제조방법을 상세히 설명한다.

먼저, 제1도는 펄스레이저를 이용한 YBa₂Cu₃O₇-x 박막제조장치를 나타낸 것으로, 진공증착실(9)내에서 원판형태의 YBa₂Cu₃O₇-x 소결체 타깃(1)을 타깃부착기(8)에 부착하고, 타깃의 맞은편에 타깃표면으로부터 일정한 거리에 떨어진 기판가열기(3)에 부착된 신화물 단결정기판(2)이 놓이게 된다. 이어서, 진공증착실의 진공도를 터보-분자식펌프(9)를 사용하여 10^-6Torr의 압력으로 유지시키면서 가열기로 기판을 가열하여 기판의 온도를 720℃∼760℃로 승온시킨다.

이어서, 가스공급노즐(4)을 통하여 고순도 산소를 진공증착실 내부로 주입하여 산소압력을 200mTorr로 유지한다.

다음으로, 파장이 308nm인 XeCl 펄스레이저 광선(6)을 상기 진공증착실(9)외부에서 상기 타깃(1)표면에 대하여 45°각도로 입사시킨다.

이때, 펄스레이저의 에너지밀도는 집광렌즈(5)를 통하여 2J/㎠로 조절한다.

다음에, 제2도는 본 발명에 따른 증착산소압력 변화시의 풀룸의 팽창된 모양과 표면입자의 기판방향으로의 이동을 나타낸 도면이다.

제2a도에 있어서는, 예컨대 증착산소압력이 40mTorr로 낮은 경우에는, 풀룸의 팽창을 억제하는 산소압력이 낮으므로 풀룸의 팽창을 진공속에서의 기체 자유팽창과 유사하고, 풀룸의 팽창된 모양(12)이 원형을 이루어 증착지점에서의 거대입자밀도가 낮음을 나타내고 있다.

제2b도에 있어서는, 증착산소압력이 200mTorr로 증가하면, 풀룸의 팽창된 모양(13)이 증가된 산소압력에 의해 방해를 경우에 비하여 증가됨을 나타내고 있다.

제2c도에 있어서는, 증착 산소압력이 500mTorr로 더욱 증가하면 풀룸의 팽창된 모양(14)은 더욱 억제되고, 풀룸의 선단이 볼록하게 튀어나온 주걱형 모양으로 변하고 이 부위에서 거대 입자들간의 충돌과 증착된 표면입자의 재방출이 일어남을 나타내고 있다.

제3도는 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막상의 표면입자 밀도와 산소압력간의 관계를 도시한 것이다.

종래의 공정, 즉 200mTorr의 산소압력하에서 YBa₂Cu₃O₇-x 박막을 제조한 경우에 비하여, 본 발명에서 사용한 공정, 즉 산소압력이 40mTorr나 500mTorr에서의 원형이나 주걱형 모양의 풀룸을 사용하여 제조한 박막표면에서 표면입자의 밀도가 감소되었음을 알 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 증착산소 압력의 조절을 통하여 팽창된 풀룸의 모양을 조절하므로써 증착지점에서의 거대입자밀도를 변화시켜 박막의 표면입자밀도를 제어할 수 있게 한다.

또한, 고온초전도 죠셉슨 소자등에 사용될 고온초전도 박막을 제조할 수 있고, 고온초전체를 이용한 초고주파 수동소자의 개발에 활용할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 펄스레이저를 사용하여 YBa₂Cu₃O₇-x 박막을 제조하는 방법에 있어서, 증착산소 압력을 변화시켜 팽창된 풀룸의 모양이 원형인 풀룸을 사용하는 공정을 실행하도록 된 것을 특징으로 하는 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막의 표면입자밀도 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 증착산소압력을 변화시켜 팽창된 풀룸의 모양이 주걱형인 풀룸을 사용하는 공정을 실행하도록 된 것을 특징으로 하는 YBa₂Cu₃O₇-x 고온초전도 박막의 표면입자 밀도 제어방법.