Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важнейших типов материалов на основе сложных оксидов, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью, являются тонкие пленки, применяемые в криозлектронике и электротехнике для изготовления детекторов излучений, СВЧ-антенк, планарных сквидов. Однако, чрезвычайно высокая чувствительность свойств ВТСП к изменению состава сильно осложняет воспроизводимое получение эпитаксиальных пленок с высокими значениями температуры перехода в сверхпроводящее состояние (ТС>80К) и плотности критического тока Ос>106А/смг). Это положение особенно справедливо для метода химического осаждения из паровой фазы (MOCVD-Metalorganic Chemical Vapour Deposition) в связи с малой изученностью физико-химических особенностей метода применительно к синтезу пленок ВТСП. В то же время, по ряду технических и экономических соображений именно метод CVD имеет наилучшие перспективы технологического применения.
Висмутсолержащиее ВТСП-фазы (ВігвггСаСигО», ВігвггСагСизО*) характеризуются высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние (90-110К), что открывает хорошую перспективу для использования/этенок на их основе, однако, процесс MOCVD -синтеза таких пленок находится лишь на начальной стадии исследования.
Таким образом, актуальным является исследование физико-химических основ синтеза тонких пленок Ві-содержащих ВТСП с высокими значениями сверхпроводящих характеристик. Необходимо изучение влияния условий получения (температуры осаждения, общего давления, парциального давления кислорода), состава пленки и природы материала подложки на структуру и свойства пленок.
Диссертационная работа выполнена в рамках проекта N458 научно-технической программы 'Высокотемпературная сверхпроводимость".
Целью работы являлось изучение особенностей MOCVD синтеза тонких пленок висмутсодержащих ВТСП с высокими значениями сверхпроводящих характеристиіс
Научная коеизна работы. Изучены физико-химические основы синтеза тонких пленок ВігвГгСаСигОк методом MOCVO с индивидуальными источниками и с, единым аэрозольным источником паров исходных веществ (р-дикетонатов Cu.Sr.Ca и трифенилвисмута). Методом потока определено давление пара для дипивалоилметанатов меди, кальция, стронция и трифенилвисмута. Исследовано влияние катионното состава пленок Віа&гСаСигОх на, их структурные и сверхпроводящие характеристики. Выявлено влияние параметров процесса осаждения пленок В^ггСаСигО* на их ориентацию. Установлено, что развитие с-текстуры определяется интенсивностью диффузионных процессов в пленке, а также природой материала подложки. Выявлены оптимальные условия (температура, скорость осаждения, парциальное давление кислорода) получения пленок ВігвггСаСигОх. Для пленок состава ВігЗгг.хІЛхСаСигОх (х=0-0.24), обнаружена корреляция критической температуры с содержанием лантана и кислорода.
Практическая значимость работы. Получены тонкие эпитаксиальные пленки ВігЗггСаСигОц с ТС>90К и Ь>Ю* А/см2 (77К) на различных моно кристаллических подложках из паров трифенилвисмута и дипивалоилметанатов меди, стронция, кальция. При использовании реактора с холодными стенками и аэрозольного источника паров (5-дикетонатов решена проблема однородности и воспроизводимости катионного состава пленок. Разработанные методы воспроизводимого синтеза пленок Bi2SrjCaCu20x с высокими сверхпроводящими характеристиками могут быть использованы для получения эпитаксиальных тонкопленочных сверхпроводящих структур для применений в области криэзлекгроники.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих международных конференциях: European Conference on CVD (Tampere, 1993), European Conference on Applied Superconductivity (Goffingen.1993), 3d International Workshop on Chemistry and Technology of High Temperature Superconductors (Москва, 1S93), VI Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity (Munchen, 1994), MRS Spring Meeting (San-Francisco, 1994), MRS Fall Meeting (Boston, 1994), 4th International Conference Materials & Mechanisms of Superconductivity, HTSC (Grenoble,1994), 8th World
Ceramic Congress (firenze.1994), конференции молодых ученых химического факультета МГУ (Москва, 1992-1995 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы.' Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, включая 50 рисунков и 13 таблиц.