Структура, морфология, транспорт и механизм потери кислорода в тонких пленках YBa2Cu3O7-delta, полученных импульсным лазерным напылением со скоростной фильтрацией эрозионного факела
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation , State Assignment Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials, RAS, 075-00706-22-00
Ильин А.И.
1, Иванов А.А.
2, Егоров В.К.
11Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук, Черноголовка, Россия
2Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Москва, Россия
Email: alivil2017@yandex.ru, andrej.ivanov@gmail.com, egorov-iptm@mail.ru
Поступила в редакцию: 29 апреля 2022 г.
В окончательной редакции: 29 апреля 2022 г.
Принята к печати: 12 мая 2022 г.
Выставление онлайн: 21 июня 2022 г.
Экспериментально обнаружили по рентгеноструктурным и транспортным характеристикам и морфологии в СЭМ, перестройку структуры пленок YBa2Cu3O7-delta толщиной 100-200 nm при импульсном лазерном напылении с частотой 4-33 Hz скоростной фильтрации эрозионного факела от времени осаждения, скорости отфильтрованных частиц на подложки SrTiO3(100) при 730-750oC. Пленки или их часть, прилегающая к подложке, после осаждения имели в составе структуры кристаллы размером 3-10 nm, допированные кислородом, как и мишень с delta=0.08. При продолжительности осаждения от 10 до 60 min на поверхности пленок происходил рост правильных пирамид с треугольными и четырехугольными основаниями размером от 20 до 500 nm в основании и спиральных с многоугольными основаниями. Максимальная потеря кислорода до delta=0.35 и снижение температуры окончания сверхпроводящего перехода T(R=0) до 77.4 K совпадало по времени напыления с появлением на поверхности спиральных пирамид высотой до 100 nm. Установленные факты предполагают механизм обеднения верхних слоев тонких пленок YBa2Cu3O7-delta кислородом через образование и рост на их поверхности пирамид с кислородным дефицитом. Допирование кислородом и нанокристаллов, и правильных пирамид размером от 20-300 nm в пределах delta=0.08-0.15 обеспечивало T(R=0)=84-87 K при ширине сверхпроводящего перехода Delta T=2.5-3.5 K. Ключевые слова: импульсное лазерное осаждение, рельеф поверхности, транспортные характеристики пленок, эволюция пленки, SrTiO3.
- B. Dam, J. Rector, M.F. Chang, S. Kars, D.G. de Groot, R. Griessen. Appl. Phys. Lett. 65, 12, 1581 (1994)
- Pulsed Laser Deposition of Thin Films / Eds D.B. Chrisey G.K. Hubler. John Wiley \& Sons Inc. N.Y. (1994)
- C. Gerger, D. Anslemetti, J.G. Bednorz, J. Mannhart, D.G. Schlom. Nature 350, 279 (1991). https://doi.org/10.1038/350279a0
- B. Dam, J.H. Rector, J.M. Huijbregtse, R. Griessen. Physica C 305, 1--2, 1 (1998)
- R. Arpaia, D. Golubev, R. Baghdadi, R. Ciancio, G. Drazic, P. Orgiani, D. Montemurro, T. Bauch, F. Lombardi. Phys. Rev. B 96, 6, 064525 (2017)
- A.I. Il'in, A.A. Ivanov, O.V. Trofimov, A.A. Firsov, A.V. Nikulov, A.V. Zotov. Russ. Microelectron. 48, 2, 119 (2019)
- J. Ye, K. Nakamura. Phys. Rev. B 48, 10, 7554 (1993)
- N.E. Hussey. J. Phys.: Condens. Matter 20, 12, 123201 (2008)
- T. Ito, K. Takenaka, S. Uchida, Phys. Rev. Lett. 70, 25, 3995 (1993)
- А.И. Ильин, А.А. Иванов. ФТТ 63, 9, 1209 (2021)
- M. Reiner, T. Gigl, R. Jany, G. Hammerl, C. Hugenschmidt. Phys. Rev. B 97, 14, 144503 (2018)
- А.И. Ильин, О.В. Трофимов, А.А. Иванов. ФТТ 62, 9, 1555 (2020)
- V.L. Gurtovoi, A.I. Ilin, A.V. Nikulov. Phys. Lett. A 384, 26, 126669 (2020)
- А.А. Бурлаков, В.Л. Гуртовой, А.И. Ильин, А.В. Никулов, В.А. Тулин. Письма в ЖЭТФ 99, 3, 190 (2014)
- A.A. Burlakov, A.V. Chernykh, V.L. Gurtovoi, A.I. Il'in, G.M. Mikhailov, A.V. Nikulov, V.A. Tulin. Phys. Lett. A 381, 30, 2432 (2017)
- V.L. Gurtovoi, A.I. Il'in, A.V. Nikulov, V.A. Tulin. Low Temper. Phys. 36, 10, 974 (2010)
- R. Arpaia, D. Golubev, R. Baghdadi, R. Ciancio, G. Drazic, P. Orgiani, D. Montemurro, T. Bauch, F. Lombardi. Phys. Rev. B 96, 6, 064525 (2017)
- H.P. Klug, L.E. Alexander. X-Ray diffraction procedures. John Wiley \& Sons, N.Y. (1974). 966 p
- L.V. Azarov. X-Ray Diffraction. McGraw-Hill Book Company, N.Y. (1974). 664 p
- А.И. Ильин, В.С. Крапошин. Поверхность. Физика, химия, механика 6, 5 (1985)
- А.И. Ильин, Е.Е. Гликман, И.Ю. Борисенко, Н.Д. Захаров, В.В. Старков. Поверхность. Физика, химия, механика 94, 77 (1991)
- A.I. Il'in, A.V. Andreeva, B.N. Tolkunov. Mater. Sci. Forum. 207--209, 625 (1996)
- А.И. Ильин, А.В. Андреева. Физика металлов и металловедение 80, 2, 132 (1995)
- C.B. Eom, J.Z. Sun, B.M. Lairson, S.K. Streiffer, A.F. Marshall, K. Yamamoto, S.M. Anlage, J.C. Bravman, T.H. Geballe, S.S. Laderman, R.C. Taber, R.D. Jacowitz. Physica C 171, 3--4, 354 (1990)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.