RU2038655C1 - Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура - Google Patents
Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038655C1 RU2038655C1 SU5056567A RU2038655C1 RU 2038655 C1 RU2038655 C1 RU 2038655C1 SU 5056567 A SU5056567 A SU 5056567A RU 2038655 C1 RU2038655 C1 RU 2038655C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- plane
- phase
- temperature
- structures
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Использование: технология производства высокотемпературных сверхпроводящих материалов, а именно пленок высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе Bi - Sr - Ca - Cu - O, которые могут быть необходимы при изготовлении приборов электронной техники. Сущность изобретения: для жидкофазного наращивания высокотемпературных сверхпроводящих структур используется подложка, плоскость ростовой поверхности которой отклонена от кристаллографической плоскости на 1 - 5°. Однородность фазового и стехиометричекого состава пленки обеспечивается лучшим соответствием параметров решетки подложки и наращиваемого слоя. В качестве подложки использовались LaGaO3 (001), MgO(100), NdGaO3 (001). Пленки, выращиваемые на подложках с указанным отклонением ростовой поверхности от кристаллической плоскости, обладают высокими физическими параметрами (температура перехода Tсп = 80 - 86 К, ширина перехода ΔTc = 2 - 4 К), вследствие чего получаемые структуры могут с успехом применяться для изготовления приборов электронной техники. 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии производства высокотемпературных сверхпроводящих материалов, а именно пленок высокотемпературных свеpхпроводников (ВТСП) на основе Bi-Sr-Ca-Cu-O, которые могут быть использованы при изготовлении приборов электронной техники.
Важнейшими характеристиками ВТСП-структур являются температура сверхпроводящего перехода (Тс.п.) и ширина перехода ( ΔТс), значения которых во многом определяются фазовым и стехиометрическим составом, а также степенью структурного совершенства пленки, что, в свою очередь, существенно зависит от используемой подложки.
В технологии получения ВТСП-структур наряду с другими используется метод жидкофазной эпитаксии.
В качестве подложки при выращивании структур ВТСП применяются материалы с параметрами кристаллической решетки, близкими к параметрам решетки пленки, такие как MgO, SrTiO3, LaAlO3, LaCuO3 [1, 2] а также традиционные для микроэлектроники подложки из Gd3Ga5O12 (ГГГ) [3]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является решение [4] в соответствии с которым методом жидкофазной эпитаксии получают пленки состава Bi-Sr-Ca-Cu-O на подложке LaGaO3, ростовая поверхность которой строго ориентирована по кристаллографической плоскости (001). Применение данной подложки обусловлено близостью параметров ее кристаллической решетки (а 5,519 ; b 5,494 ; с 7,770 ) параметрам решетки ВТСП cостава Bi2Sr2CaCu2O8. В результате были получены эпитаксиальные поликристаллические пленки с температурой перехода Тс.п. 78 К и шириной перехода ΔTc≥ 7 К.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является решение [4] в соответствии с которым методом жидкофазной эпитаксии получают пленки состава Bi-Sr-Ca-Cu-O на подложке LaGaO3, ростовая поверхность которой строго ориентирована по кристаллографической плоскости (001). Применение данной подложки обусловлено близостью параметров ее кристаллической решетки (а 5,519 ; b 5,494 ; с 7,770 ) параметрам решетки ВТСП cостава Bi2Sr2CaCu2O8. В результате были получены эпитаксиальные поликристаллические пленки с температурой перехода Тс.п. 78 К и шириной перехода ΔTc≥ 7 К.
К недостаткам структур, получаемых на таких подложках, можно отнести несплошность пленки, немонофазность и неравномерность стехиометрического состава по поверхности и, как следствие, большую ширину и низкую температуру перехода, что существенно сужает область применения рассмотренных структур.
Целью данного изобретения является улучшение физических параметров структур за счет повышения однородности фазового и стехиометрического состава пленки, а также улучшения структуры.
Поставленная цель достигается тем, что для жидкофазного наращивания высокотемпературных сверхпроводящих структур используется подложка, плоскость ростовой поверхности которой отклонена от кристаллографической плоскости на 1-5о. Однородность фазового и стехиометрического состава пленки обеспечивается лучшим соответствием параметров решетки подложки и наращиваемого слоя. При углах отклонения ≅ 1о и ≥5о несоответствия параметров решетки становятся существенными, что приводит к несплошности растущей пленки и ее немонофазности.
Нами были опробованы подложки MgO ориентаций (100), LaGaO3ориентации (001) и NdGaO3 ориентации (001) с углами отклонения ростовой плоскости от кристаллографической в пределах 0,5-10о, взятыми в последовательности 0,5; 1, 2, 3:10о. Выбор материала подложек обуславливался кристаллографическим соответствием его материалу ВТСП с целью получения высококачественных пленок, имеющих высокую текстуру и стехиометрический состав. Исходя из этих соображений, не использовались подложки ГГГ.
Использовался процесс жидкофазного наращивания пленок ВТСП состава Bi2Sr2CaCu2O8, который проходил следующим образом. Приготавливали шихту из растворителя на основе хлоридов щелочных металлов и предварительно синтезированного порошка ВТСП в соотношении, мас. растворитель: ВТСП 100:5. Исходную смесь загружали в платиновый тигель и помещали в печь, где смесь нагревалась до 900-910оС и выдерживалась при этой температуре в течение 5-8 ч с целью гомогенизации раствора-расплава. Затем температуру понижали до 845оС и проводили наращивание эпитаксиальной пленки ВТСП на медленно вращающуюся подложку при постоянной температуре в течение 120-180 мин. Затем структуру извлекали из расплава и охлаждали с печью.
Полученные структуры исследовались с помощью рентгенофазного, рентгеноструктурного и микроанализа. Было установлено, что при использовании подложек с углами отклонения в пределах 1-5о пленки получались однофазными, стехиометрического состава, сплошными с хорошей текстурой и высоким структурным совершенством. Структуры, выращенные на подложках с углами отклонения ростовой плоскости от кристаллографической, выходящими за пределы указанного интервала (≅1; ≥5) обладали существенно худшими структурными свойствами. Пленки были немонофазными, несплошными, состав отклонялся от стехиометрического.
Физические параметры полученных структур (Tс.п., ΔТс) исследовали с помощью стандартного 4-зондового и бесконтактного методов в интервале температуре 300-4,2 К. Результаты измерений представлены в таблице.
Из таблицы видно, что оптимальный угол отклонения ростовой плоскости используемых подложек от кристаллографической составляет 1-5о, так как этот интервал обеспечивает получение структур, обладающих максимальной температурой перехода Тс.п 80-86 К и минимальной шириной перехода ΔТс 2-4 К.
По сравнению с прототипом пленки ВТСП, выращиваемые на подложках с указанным отклонением ростовой поверхности от кристаллографической плоскости, обладают существенно более высокими физическими параметрами Тс.п. и ΔТс, вследствие чего получаемые структуры ВТСП могут с успехом применяться для изготовления приборов электронной техники: высокочувствительных болометров, приборов на эффекте Джозефсона, СКВИД, элементов межсоединений интегральных схем и т.д.
Claims (1)
- ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ ЭПИТАКСИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА, состоящая из соответствующих по кристаллической решетке высокотемпературного сверхпроводника системы Bi Sr Ca Cu O и подложки, ростовая поверхность которой ориентирована по кристаллографической плоскости (001), отличающаяся тем, что плоскость ростовой поверхности подложки изготовлена с отклонением от кристаллографической плоскости на угол 1 5o.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5056567 RU2038655C1 (ru) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5056567 RU2038655C1 (ru) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2038655C1 true RU2038655C1 (ru) | 1995-06-27 |
Family
ID=21610502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5056567 RU2038655C1 (ru) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038655C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701752C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики Bi2Sr2CaCu2O8 |
-
1992
- 1992-05-28 RU SU5056567 patent/RU2038655C1/ru active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
1. J.S. Shin, H.Ozaki, "Supercouducting Bi-Sr-Ca-Su-O films prepared by the ligued phase eritaxial method" Physica C. 1991, 173, N 1- 2, p.93,98. * |
2. Balestrino G., Marinelli Metal Growth of opitaxial films of Bi2 Sr2 Ca Cu2 O8-x Outo SrTiO3 Substra tes from liquid KCl Solution". - J.appe Phys - 1990, 68, N 1, p.361-363. * |
3. Balestrino G., Diheo R. "Zero resistivity at &IK in BSCCO films grown from liqued K Sl Solution Helv phys acta, 1989, 62, N 6-7, pp.876-877. * |
4. Belt R.F., Iugs J., Diercks G., "Superconductors film growth on La Ga O3. Sabstrates by liquid phass opitaxy". Appl. Phys. Lett. - 1990, - 56, N 18, p.1805-1807. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701752C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики Bi2Sr2CaCu2O8 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5358927A (en) | Growth of a,b-axis oriented pervoskite thin films | |
Young et al. | Synthesis of in‐plane aligned a‐axis YBa2Cu3O7− δ thin films | |
US5648319A (en) | 1-2-3 single crystal oxide superconductor containing 211 phase and process for preparation thereof | |
JPH0567571B2 (ru) | ||
Giannini et al. | Growth and characterization of Bi2Sr2Ca2Cu3O10 and (Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu3O10− δ single crystals | |
US5407907A (en) | Method of preparing metal oxide crystal | |
RU2038655C1 (ru) | Высокотемпературная сверхпроводящая эпитаксиальная структура | |
Oka et al. | Crystal growth of superconductive PrBa2Cu3O7− y | |
Simsek et al. | Thick Bi2Sr2CaCu2O8+ δ films grown by liquid-phase epitaxy for Josephson THz applications | |
Menken et al. | Single crystal growth of the high-Tc superconductors REBa2Cu3O7− x (RE= Y, Er) | |
Gawalek et al. | Preparation and magnetic properties of YBa2Cu3O7− x single crystals containing Y2BaCuO5 and barium titanate inclusions | |
US5314869A (en) | Method for forming single phase, single crystalline 2122 BCSCO superconductor thin films by liquid phase epitaxy | |
Gorina et al. | Superconducting and structural properties of homogeneous BiSrCaCuO (2212) single crystals prepared by solution growth | |
Zheng et al. | Structural and electrical properties of YBa2Cu3O7− x films on SrTiO3 (110) substrates | |
Levi et al. | Epitaxial order and resistivity of high temperature superconductors grown on SrTiO3 | |
Oka et al. | Crystal growth of PrBa 2 Cu 3 O 7-y | |
Shi et al. | Initial crystallization and growth in melt processing of large-domain YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub x/for magnetic levitation | |
Kitamura et al. | Growth mechanism of thick c-axis oriented YBa2Cu3O7− y films prepared by liquid phase epitaxy | |
Fujii et al. | Growth by self-flux method and post-annealing effect of Bi2Sr2Ca1Cu2Ox single crystals | |
EP0450074B1 (en) | Method for preparing thin film of oxide superconductor and base used in the preparation | |
Namikawa et al. | Crystallinity of YBa2Cu3O7− x single crystals grown by the pulling method | |
Yasuda et al. | Liquid-phase epitaxial growth of Bi-2212 films using an infrared image furnace | |
Shiryaev et al. | Epitaxial growth of single crystal films of Ba1− xKxBiO3+ y superconductors | |
Barilo et al. | Fabrication by LPE and characterization of YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-delta/thin films on NdGaO/sub 3/substrates | |
US5407906A (en) | Epitaxial layers of 2122 BCSCO superconductor thin films having single crystalline structure |