Задания

1).Синтезируйте 2 грамма ВТСП соединения YBa₂Cu₃O₇керамическим методом.

1.1. Рассчитайте, взвесьте и смешайте шихту для синтеза (Y₂O₃,BaO₂,CuO).

1.2. Гомогенизируйте шихту в агатовой ступке, спрессуйте с помощью гидравлического пресса (Р=3 ГПа).

1.3. Обожгите прессовку в электропечи (850°С-24 ч , 950°C-2 ч).

1.4. Измельчите и перетрите образец в ступке.

1.5. Оцените гранулометрический состав порошка ВТСП с помощью метода оптической микроскопии.

1.6. Оцените содержание сверхпроводящей фазы.

2). Синтезируйте 2 грамма ВТСП соединения YBa₂Cu₃O₇методом золь-гель.

2.1. Рассчитайте, взвесьте и растворите в дистиллированной воде исходные компоненты: Y(No₃)₃,Cu(CH₃Co₃)₂,Ba(OH)₂.

2.2. Слейте вместе первые два раствора и медленно прилейте смесь к третьему раствору.

2.3. Осажденный гель подвергните сублимационной сушке.

2.4. Обожгите полученный порошок (850ºС – 24 ч; 950ºС – 2 ч).

3). Составьте отчет, содержащий расчеты составов шихты, оценку гранулометрических составов, оценку содержания сверхпроводящей фазы.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте свойства основных материалов ВТСП.

2. Охарактеризуйте разные методы синтеза ВТСП.

3. Объясните понятие золь, гель.

4. Как определить содержание сверхпроводящей фазы ВТСП?

5. Каковы методы определения гранулометрических составов порошков?

6. Опишите химические реакции синтеза Y-123.

7. Опишите химические реакции синтеза Bi-2212.

8. Охарактеризовать инконгруэнтное плавление ВТСП.

9. Назовите и охарактеризуйте технологические факторы в процессе керамического синтеза ВТСП.

Литература

1. Химия

2. Поляков А.А. Технология керамических радиоэлектронных материалов.- М.: Радио и связь, 1989-2000 г.г.

4.2. Получение и исследование тонкопленочных втсп элементов

Целью работыявляется изучение методов получения тонкопленочных ВТСП элементов, получение тонкопленочных элементов на различных подложках методом магнетронного распыления, определение толщины и температурных зависимостей сопротивления пленок.

Общие сведения

При получении тонких ВТСП пленокиспользуют различные методы, условия, разделяемые на физические и химические. Кхимическим методамотносятся: химическое осаждение из паровой фазы, термолиз карбоксилатов, золь-гель методы и другие. Для нужд электроники чаще используют физические методы: термовакуумное напыление, ионоплазменное распыление и т.д. Наиболее перспективным является методмагнетронного распыления. Он заключается в распылении мишени (исходного материала) с помощью ионов газоразрядной плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях. Сочетая преимущества термовакуумного и ионоплазменного методов, метод магнетронного распыления легко поддается автоматизации. Кроме того, в этом случае можно совместить такие особенности ионного распыления, использование ВЧ поля и реактивных газов, позволяющие получать ВТСП покрытия без дополнительного фазообразования в кислородосодержащей среде.

Магнетронная системасостоит из кольцевого анода и мишени-катода, между которыми создается разность потенциалов (рис. 4.1). Под катодом располагается магнитный блок, создающий под поверхностью мишени магнитное поле (0,02-0,05 Тл). В процессе работы магнетрона в прикатодной окиси образуется зона скрещенных магнитного и электрических полей. Находящиеся там электроны под действием этих полей совершают сложные движения, ионизирующие газ.

Рис. 4.1. Магнетронная система

В результате возникнет разряд и над поверхностью катода образуется торообразная зона плазмы. Положительные ионы бомбардируют и распыляют поверхность мишени. Частицы мишени осаждаются в виде пленки на подложке.

Процесс магнетронного распыления определяется следующими параметрами: энергией, массой ионов, концентрацией рабочего газа, химическим составом и плотностью распыляемого материала. В табл. 4.1 приведены основные характеристики метода магнетронного распыления в сравнении с диодным и триодным методами.

Таблица 4.1