Основные операции. Осаждение тонких плёнок

Для широкого применения ВТСП-плёнок в микроэлектронике весьма актуально получение сверхпроводящих слоёв на кремниевых подложках, что сильно затруднено в связи с высокими коэффициентами диффузии Si в Y-Ba-Cu-O системы. Был разработан комбинированный лазерно-плазменный метод, позволяющий понизить температуру эпитаксии и синтезировать сверхпроводящие плёнки как непосредственно на кремнии, так и на кремнии с буферным подслоем поликристаллического MgO. Оже-спектроскопия образцов показала, что область взаимной диффузии плёнки и подложки в системах Y-Ba-Cu-O/MgO и Y-Ba-Cu-O/MgO/Si мала и не превышает 100–150 Å, а элементный состав плёночных образцов соответствовал стехиометрическому с точностью до 5 %. В то же время электрофизические свойства плёнок YBa₂Cu₃O_7 − δ на подложках Si с подслоем и без подслоя сильно отличались: плёнки Y-Ba-Cu-O на Si обладали очень низкой T_c (∼45 K), наблюдалась полупроводниковая зависимость в области T > T_c, в то время как для плёнок на подложках Si с подслоем MgO T_c > 70 K, а зависимость сопротивления от температуры носила металлический характер. Рентгенодифракционными исследованиями было установлено, что при напылении Y-Ba-Cu-O без подслоя на поверхности Si образуется аморфный слой SiO₂, препятствующий образованию орторомбической сверхпроводящей среды.

Рис. 16. Схема напылительной установки:
1 — лазерный луч; 2 — кварцевая линза; 3 — подложка; 4 — нагреватель; 5 — входные окна; 6 — мишень; 7 — эрозионный факел