1. Методы нанесения тонких слоев втсп
На сегодняшний день существует достаточно большое число технологий получения тонких многокомпонентных пленок, которые условно могут быть разделены на физические и химические. К первым из них относятся наиболее распространенные импульсное лазерное и магнетронное напыление пленок, когда вещество мишени переносится микрокластерами, выбитым высокоэнергетическим пучком из плотной и химически однородной мишени, на подложку. Эти методы позволяют получать тонкие пленки высокого качества с рекордными физическими характеристиками, а также проводить послойный синтез новых структур (структурный дизайн), "собирая" пленку буквально на уровне атомных плоскостей.
Вместе с тем, дорогостоящие физические методы практически неприменимы для получения масштабных образцов, и основную роль в этом направлении исследований играют химические методы, к которым можно отнести метод жидкофазной эпитаксии (LPE – Liquid Phase Epitaxy) и методы химического осаждения из газовой фазы (CVD – Сhemical Vapour Deposition). Однако, несмотря на ряд прогнозируемых преимуществ и несомненных достижений, сделанных в последнее время, метод осаждения из раствора в расплаве путем жидкофазной эпитаксии не находит пока широкого распространения и развивается лишь ограниченным числом групп, связанных с ростом монокристаллов. В связи с этим, среди освоенных к настоящему времени методов получения тонких пленок ВТСП особенный интерес привлекает метод, заключающийся в осаждении на монокристаллических подложках продуктов термического разложения высоколетучих металлорганических прекурсоров (MOCVD – Metal-Organic Chemical Vapor Deposition Technique). Мировой опыт широкомасштабного применения метода CVD (в настоящее время разработка CVD-технологии ВТСП ведется более чем в 40 лабораториях мира, включая лаборатории крупнейших электронных фирм) для нанесения эпитаксиальных пленок полупроводников и оксидных покрытий различного функционального назначения дает основание для утверждения, что и в технологии пленок ВТСП этот метод со временем станет одним из основных.
Рассмотрим преимущества и недостатки каждого из перечисленных методов.
1.1 Основные вакуумные методы получения ВТСП
В настоящее время существует многочисленные труды по нанесению ВТСП структур вакуумными методами. В работе рассмотрены основные из них.
1.1.1 Термическое испарение.
Обычно термическое испарение используют для раздельного испарения компонентов входящих в состав пленки. Причем возможны два варианта: соиспарение и последовательное испарение. Например, Yba2Cu3O7-x пленки получали одновременным распылением из трех источников: Y, Ba и Cu. Испарение проводилось при давлении кислорода 210-2 Па. Температура подложки SrTiO3 во время осаждения составляла 400 С. Полученные пленки отжигали в потоке кислорода. В результате, Y-Ba-Cu-O пленки имели следующие параметры: ТСО– 95 К, ТСЕ – 92 К и плотность критического тока Jc105 A/см2. Толщина пленок составляла 0.8 мкм.……………………………………………………………………….. При последовательном испарении, Yba2Cu3O7-x пленки также получали в две стадии с использованием высокотемпературной обработки. Начало сверхпроводящего перехода отмечено температуре 91 К, а окончание – при 78 К. Тот факт, что переход растянут, говорит о многофазности полученных пленок.