Основные операции. Осаждение тонких плёнок
Рис. 15. Зависимость сопротивления тонкой ВТСП-плёнки от температуры
Лучшие тонкоплёночные образцы были синтезированы одностадийным методом in situ. Так были получены энитаксиалъные плёнки Y-Ba-Cu-О на подложках SrTi03 (100), NdGaO3 и LaGaO3 причём для образцов на подложке SrTi03 (100) плотность критического тока достигла 1,3·106 А/см2 при 77 K. Рентгенодифракционные измерения показали, что плёночные образцы являются текстурированными, с доменами только двух кристаллографических ориентаций орторомбической сверхпроводящей фазы YBa2Cu3O7 − δ, повёрнутых на 90° по отношению друг к другу в плоскости (а, б) и осью, перпендикулярной подложке, ориентированной в плоскости (100). Анализ данных о параметрах излучения лазера показывает, что наилучшие результаты (Tc = 93 K, jc (77 K) ∼ 107 А/см2) были получены при плотности лазерного импульса Q > 3 Дж/см2 (длительность импульсов ∼10 нс), достаточной для разрушения в процессе разлёта образующихся при испарении мишени кластеров и формирования эрозионной плазмы с высоким содержанием атомов и частиц с малой массой, что позволяет получать сверхтонкие сверхпроводящие плёнки (толщина ∼100 Å, Tc ∼ 82 K).
Проведён комплекс исследований зависимости качества получаемых плёнок от технологических параметров напыления: геометрии напыления, температуры подложки и режима охлаждения, состава и давления окружающей атмосферы, материала и ориентации подложки, параметров лазерного импульса. В результате при использовании АИГ:Nd-лазера ЛТИ-403 (1,06 мкм, 15 нс, 25 Гц, 0,3 Дж) получены плёнки YBa2Cu3O7 − δ с высокими критическими параметрами (Tc = 92,5 K, jc (77 K) ≳ 5·106 А/см2) и рекордной шириной резистивного перехода ΔT = 0,25 K (4).
