MD175Y

MD175Y - Dispozitiv de obtinere a peliculelor supraconductoare

Info

Publication number: MD175Y
Application number: MDS20090234A
Authority: MD
Inventors: Anatol Sidorenco; Vladimir ZDRAVKOV; Roman Morari
Original assignee: Institutul De Inginerie Electronica Si Tehnologii Industriale Al Academiei De Stiinte A Moldovei
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2010-03-31
Also published as: MD175Z

Abstract

Inventia se refera la supraconductori, si anume la dispozitive de depunere in vid a peliculelor fine de calitate inalta din materiale supraconductoare si poate fi utilizata in constructia de aparate. Dispozitivul de obtinere a peliculelor supraconductoare include o camera de vid (1), dotata cu pompe de vid (2) si in care sunt amplasate un magnetron (3), un suport-catod (4) cu tinta (6), pe care este montat un ecran (5), si un substrat (7). Suportul-catod (4) este fixat intr-un mecanism (8) care asigura rotatia-translatia lui deasupra substratului (7).

Description

Invenţia se referă la supraconductori, şi anume la dispozitive de depunere în vid a peliculelor fine de calitate înaltă din materiale supraconductoare şi poate fi utilizată în construcţia de aparate.

Sunt cunoscute dispozitive de epitaxie moleculară de emisie cu raze pentru depunerea în vid a peliculelor fine, care includ o cameră de vid, o pompă de vid, celule Knutsen pentru depunerea materialului şi un substrat [1, 2].

Dezavantajele acestor dispozitive constau în viteza mică de depunere a peliculelor, necesitatea creării vidului în cameră de 10-1° tor, fapt ce conduce la complexitatea tehnică a procesului de epitaxie moleculară de emisie.

Mai este cunoscut un dispozitiv de dispersare magnetronică în vid a peliculelor, care conţine o cameră de vid, pompe de vid, un magnetron, un suport-catod cu ţintă din material dispersat şi un substrat [3].

Dezavantajele acestui dispozitiv sunt neomogenitatea grosimii peliculelor depuse, necesitatea creării vidului în cameră de 10-1° tor şi a introducerii gazului de lucru - argon ultrapur (Ar 99,9999%), precum şi necesitatea încălzirii substratului la temperaturi înalte de până la 800°C pentru obţinerea peliculelor supraconductoare cu parametrii supraconductori ridicaţi în intervalul de grosimi mai mici de 30 nm.

Problema pe care o rezolvă invenţia este obţinerea omogenităţii pe grosimea peliculei dispersate, eliminarea încălzirii exterioare a substratului şi majorarea parametrilor supraconductori ai peliculelor supraconductorilor în intervalul de grosimi de nanometri.

Dispozitivul conform invenţiei înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o cameră de vid, dotată cu pompe de vid şi în care sunt amplasate un magnetron, un suport-catod cu ţintă, pe care este montat un ecran, şi un substrat, totodată suportul-catod este fixat într-un mecanism, care asigură rotaţia-translaţia lui deasupra substratului.

Ecranul preîntâmpină depunerea materialului în afara limitelor lui, încercuind ţinta pe tot perimetrul ei.

Rezultatul invenţiei constă în majorarea de 5 ori a vitezei de dispersare şi obţinerea valorii de 10…12 nm/s, fapt care asigură diminuarea cantităţii de gaze absorbite din atmosfera reziduală a camerei de vid şi majorarea calităţii peliculelor supraconductoare.

În dispozitivul propus ca urmare a mişcării ţintei în interiorul camerei de vid în procesul de dispersare a materialului ţintei, care posedă proprietăţi de tub electronic (proprietatea de absorbţie a gazelor reziduale în camera de vid), are loc formarea unui strat larg de getter pe toată traiectoria mişcării ţintei. Ca rezultat se obţine majorarea suprafeţei camerei de vid, care este acoperită de un strat de getter, şi îmbunătăţirea efectivă a vacuumului de bază în cameră. O altă urmare pozitivă a mişcării ţintei este micşorarea vitezei efective de depunere a peliculei în creştere în comparaţie cu cea, care se va stabili în cazul unei ţinte nemişcate faţă de substrat. Această circumstanţă permite de a majora viteza de dispersare a materialului ţintei.

Dispozitivul de obţinere a peliculelor supraconductoare include o cameră de vid 1, dotată cu pompe de vid 2 şi în care sunt amplasate un magnetron 3, un suport-catod 4 cu ţintă 6, pe care este montat un ecran 5, şi un substrat 7. Suportul-catod 4 este fixat într-un mecanism 8, care asigură rotaţia-translaţia lui deasupra substratului 7.

Dispozitivul funcţionează în modul următor.

Substratul 7 este amplasat în camera de vid 1. Suportul-catod 4 cu ţinta 6, încercuit de ecranul 5, este fixat în mecanismul de rotaţie 8 în camera de vid 1 în poziţia „în afara zonei de lucru” şi nu deasupra substratului 7. Se conectează pompele de vid 2 şi se atinge vidul de bază 2 x 10-6 tor în camera 1. Se conectează magnetronul 3 şi se derulează dispersarea preliminară a ţintei 6 pentru curăţarea suprafeţei şi pentru depunerea materialului ţintei pe pereţii camerei de vid 1 în afara zonei de lucru în decurs de 10…15 min în scopul de a îmbunătăţi vidul în camera 1. După ce vidul a atins valoarea de lucru de 8x10-7 tor, suportul-catod 4 cu ţinta 6 sunt deplasate cu o viteză constantă în poziţia „zona de lucru”, iar mai apoi, neschimbând viteza şi direcţia de deplasare, suportul-catod 4 cu ţinta 6 sunt evacuate din „zona de lucru”. După ce ţinta 6 va atinge poziţia „în afara zonei de lucru”, se deconectează magnetronul 3.

Cu ajutorul dispozitivului au fost obţinute pelicule supraconductoare de niobiu cu parametri supraconductori ridicaţi şi care sunt indicaţi în tabel.

Tabel

Parametrii peliculei de niobiu, preparate în dispozitivul propus la viteza de dispersare a ţintei de 4 nm/s şi viteza de depunere a peliculei de 1,2 nm/s

Materialul Grosimea peliculei, nm Temperatura de tranziţie la supraconductibilitate, K Niobiu 5,5 5,7 10 7,4 28 8,25

Omogenitatea grosimii peliculelor preparate a fost verificată cu ajutorul spectrometrului Rutherfors de disipare inversă - la grosimea peliculei de 10 nm eroarea grosimii peliculei a constituit o valoare mai mică de 0,5 nm, pe lungimea de 1 mm, deci mai mică de 5%.

Calitatea peliculelor fine de niobiu (5…30 nm), obţinute cu ajutorul dispozitivului dat, este considerabil mai înaltă decât a celor obţinute conform celei mai apropiate soluţii. Temperatura de tranziţie la supraconductibilitate este mai ridicată cu 3,5…4K.

Dispozitivul propus poate fi utilizat cu succes pentru obţinerea de dispozitive crioelectronice cu caracteristici perfecte.

1. Hermn M.A., Sitter H. Molecular beam epitaxy - fundamentals and current status. ISBN 3-540-19075-9, Springer-Verlag-Berlin-Heidelberg-New York-London-Paris-Tokyo 1989, p. 1-382

2. WO 0159815 A2 2001.08.16

3. Дедю В.И., Лыков А.Н., Махашвили Л.И. Малогабаритное устройство для магнетронного напыления. Физический Институт им. П.Н. Лебедева, Препринт № 92, Москва, 1987

Claims

Dispozitiv de obţinere a peliculelor supraconductoare, care include o cameră de vid, dotată cu pompe de vid şi în care sunt amplasate un magnetron, un suport-catod cu ţintă, pe care este montat un ecran, şi un substrat, totodată suportul-catod este fixat într-un mecanism, care asigură rotaţia-translaţia lui deasupra substratului.