Введение к работе
Актуальность работы.
Сразу же после открытия высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) началось активное обсуждение перспектив использования ВТСП-материалов. На сегодняшний день наиболее реальной представляется возможность широкого применения этих материалов в виде пленок. Сверхпроводящие дорожки в микроэлектронных устройствах, сверхпроводящие экраны, сквиды, детекторы излучений. Исследования в этом направлении развиваются очень интенсивно, и можно отметить, что качество пленок, достигнутое к сегодняшнему дню, значительно выше, чем оно было в 80 -90-х гг. Это касается и критических параметров пленок, и их структуры, и их морфологии.
Но не только перспектива практического использования привлекла к ВТСП-пленкам внимание исследователей и технологов. Пленки, особенно тонкие монокристаллические или текстурированные, представляют собой очень удобный объект для исследования многих физических свойств и характеристик ВТСП-материалов. Характер крипа и пиннинга магнитного потока, влияния этих эффектов на значение плотности критического тока, глубина проникновения магнитного поля в ВТСП-материалы, электронное туннелирование, анизотропия и эффект Холла - это, далеко не полный, перечень физических свойств и процессов, исследованных с применением пленочных образцов.
Можно говорить и о синтезе новых ВТСП в виде пленок. В ряде случаев такой метод синтеза может оказаться: во-первых, дешевле и эффективнее, чем синтез керамики; во-вторых, позволит синтезировать новые многослойные структуры, что при синтезе материалов в керамической форме сделать невозможно.
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА С. Петеру 09
Широкое использование телекоммуникационных технологий предъявляет все более жесткие требования к узлам и аппаратуре связи. Обычные радиокомпоненты, работающие в частотном диапазоне 800 - 2000 МГц, не обеспечивают требуемых характеристик для телекоммуникационных систем связи третьего поколения. Для кардинального решения задачи необходимо использование технологии высокотемпературных сверхпроводников. Постоянная тенденция повышения точности радиоизмерительных приборов и увеличение их парка делает актуальной разработку средств калибровки и поверки, основанной на новых принципах и технологиях. В нашей стране, в том числе во ВНИИФТРИ, ведутся работы по созданию одно- и многоканальных сквидов азотного уровня охлаждения с уровнем шумов до 10"4 Фо/Гц на основе открытых в 1986 году высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов.
Целью работы является: разработка технологии получения тонкопленочных ВТСП керамических структур на основе систем Y-Ba-Cu-0 и Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O для элементов функциональной электроники. Научная новизна работы состоит в следующем: - Впервые в России проведены систематические исследования с целью разработки технологии получения ВТСП слоев на кремниевых подложках для использования их в изготовлении устройств для радио- и сотовой связи:
установлено, что, для начального формирования требуемой стехиометрии ВТСП керамических пленок, получаемых методом ВЧ-магнетронного напыления, в атмосфере рабочего газа аргона, необходимо наличие кислорода в соотношении -аргон : кислород = 4:1 при суммарном давлении 5-Ю"3 -Ы0"2мм.рт.ст.;
'-.!«* і./; 4
* *
показано, что, буферные слои цирконата-титананта-свинца можно использовать в качестве буферного слоя для получения сверхпроводящих структур.
- Впервые разработан процесс микропрофилирования пленок системы Y-Ba-Cu-O на кремниевых подложках.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
-
Разработана технология ВЧ магнетронного напыления тонких пленок ВТСП на кремниевых подложках с использованием различных буферных слоев.
-
Разработаны конструкции и изготовлены установки для измерения магнитных и R-Т-характеристик пленочных образцов ВТСП при комнатных и низких температурах.
-
Определены методики исследования сверхпроводящих и магнитных характеристик пленочных керамических образцов ВТСП.
-
Получены положительные результаты микропрофилирования пленок YBaCuO с применением стандартной технологии для кремниевых схем.
5. На основе полученных ВТСП керамических структур пред
ложены конструкции функциональных устройств (СВЧ-
фильтров).
Совокупность представленных в диссертации данных позволяет сформулировать следующие научные положения, выносимые на зашиту:
Технология ВЧ магнетронного напыления пленок системы Y-Ba-Cu-0 и системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O с добавкой серебра на кремниевых подложках с буферными слоями Zr02 и ЦТС с последующим отжигом.
Результаты экспериментальных исследований влияния параметров процесса получения и термообработки на состав и сверхпроводящие свойства пленок.
Конструкции и методики измерения магнитных и R-T-характеристик пленочных образцов ВТСП при комнатных и низких температурах.
Процесс микропрофилирования пленок Y-Ba-Cu-O. Использование полученных пленочных структур в фильтрах для функциональных устройств телекоммуникаций. Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы, ее научные и практические результаты докладывались и обсуждались на Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, 1997, 1998, 1999, 2001, 2002, 2003); VII Российской научной конференции по физике твердого тела (Томск, 2000); на Международных научно-технических конференциях «Высокие технологии в промышленности» (Москва, 2001, 2002); Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника» (Москва, 2001). Публикации.
По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 5 - статей, 10 - тезисов в материалах российских и международных научно-технических конференций.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 192 наименований и приложения. Работа содержит 110 страниц основного текста, включая 16 таблиц, 26 рисунков, и 3 страницы приложений.
