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Two-beam laser deposition process for Y1Ba2Cu3O7−x films on silicon

1992; Wiley; Volume: 131; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2211310129

1521-396X

E.V. Pechen, S. I. Krasnosvobodtsev, G. Keßler, Asta Richter, Michael Panzner, Olga Großmann, A. Teresiak,

Plasma Diagnostics and Applications

Two synchronized Nd–YAG lasers are used for ablation of solid targets in the two-beam laser deposition technique. Surface morphology and structure of YBaCuO films are successfully improved by application of this method. Droplets on the film surface are avoided, which is very important for the growth of thin buffer layers. ZrO2 buffer layers have been prepared on Si(100) substrates by this technique within two regimes, ablation of metallic zirconium in oxygen atmosphere as well as under vacuum conditions and afterwards in oxygen atmosphere as one-step and two-step process, respectively. Pretreatment of the silicon surface before the deposition process is not necessary. c-axis oriented and textured superconducting Y1Ba2Cu3O7−x (YBCO) films as determined by θ–2θ X-ray diffraction and rocking curves are grown on the ZrO2 buffer layers. A zero resistance superconducting transition temperature of 88.5 K is measured. The interdiffusion between silicon and the YBCO material is strongly suppressed by a two-step in-situ deposition technique of the ZrO2 buffer layer of only 20 nm. Zwei synchronisierte Nd–YAG Laser werden zur Ablation von Feststofftargets bei der Zweistrahl-Laserabscheide-Technik genutzt. Oberflächenmorphologie und Struktur von YBaCuO-Filmen werden durch Anwendung dieser Methode erfolgreich verbessert. Tröpfchen auf der Filmoberfläche werden vermieden, was für das Wachstum dünner Pufferschichten wichtig ist. ZrO2-Pufferschichten werden mit dieser Technik auf Si(100) Substraten in zwei Regimen abgeschieden: Ablation von metallischem Zirkon in Sauerstoffatmosphere als der Ein-Schritt-Prozeß und unter Vakuumbedingungen und anschließend in Sauerstoffatmosphere als der Zwei-Schritt-Prozeß. Vorbehandlung der Siliziumoberfläche vor dem Abscheideprozeß ist nicht notwendig. c-Achsen orientierte und texturierte supraleitende Y1Ba2Cu3O7−x (YBCO)-Filme sind auf den ZrO2 Pufferschichten aufgewachsen, wie durch θ–2θ Röntgenstreuexperimente und Rockingkurven nachgewiesen wurde. Die Sprungtemperatur (Null-Widerstand) für den supraleitenden Zustand wurde mit 88,5 K gemessen. Interdiffusion zwischen Silizium und YBCO-Material wurde stark unterdrückt durch die Abscheidung von ZrO2-Pufferschichten von nur 20 nm durch die Zwei-Schritt in-situ Abscheidetechnik.