D.a. Kopartma sisteminin kurulması ve üstüniletken ince filmlerin hazırlanması

Abstract

Bu çalışmada, yüksek sıcaklık üstün iletkerı YBCO ince filmler kopartma (sputtering) yöntemi kullanılırak hazırlanmıştır.Bu amaçla en yalın kopartma sistemi olan doğru akım (d. a.) kopartma sistemi kurulmuştur. Kurulan d. a. kopartma sisteminde vakum odası sadece mekanik pompa ile pompalanmışlar. Sistemde d.a. güç kaynağı, su soğutmalı bakır hedef tutucu, alttaş ısıtıcı, YBCO hedef, MgO alttaş, engelleyici, Platin-Rodyum ısıl çift, hedef ve alttaş arası bölgeye gaz üflenebilmesi için ince kuartz cam boru mevcuttur. Hedef, kaühal reaksiyonu yöntemi ile Y2O3, BaCC>3, CuO toz karışımına kalsinasyon ve sinterleme işlemlerinin uygulanması ile elde edilmiş YBCO üstün iletkenidir. Kopartma gazı, argon ve oksijen gaz karışımıdır ve toplam gaz basıncı 2 mbar olarak sabit tutul muştur. Yapılan deneylerde değişik alttaş sıcaklıklarında ince filmler hazırlanmıştır ve bu filmlerin elektriksel özellikleri incelenmiştir. 700° C alttaş sıcaklığında hazırlanan ince filmde yarıiletken özellik gözlenirken, 800° C de hazırlanan filmde yan iletken-metalik davranış bulunmuştur. Ancak bu filmlerde üstün iletkenliğe geçiş gözlenmemiştir. Alttaş sıcaklığında artışa bağlı olarak filmler normal durumda metalik davranış göstermişlerdir. Sıcaklık 800° C-S6O0 C aralığında yükseltildiğinde metalik davranışın arttığı gözlenmiştir. 840° C alttaş sıcak lığında hazırlanan filmde en yüksek geçiş sıcaklığı 81.4 K olarak elde edilmiştir. Buna karşın YBCO hedef geçiş sıcaklığı 85 K' dir. Elde edilen filmlerin geçiş sıcaklıklarının hedef geçiş sıcaklığının altında kalması filmlerde oksijenin rastgele yöneliminin hedefe göre daha çok olduğunun bir göstergesidir. İv

In this work, high Tc superconducting YBCO thin films were prepared by sputtering technique. For this purpose, a simple d. c. sputtering system was constructed. In the d. c. sputtering system, vacuum chamber pumped only by a mechanical pump. Hie system consist of a d. c. power supply, water- cooled Cu target holder, substrate heater, YBCO target, MgO substrate, shutter, Platinum-Rhodium thermocouple and thin quartz pipe which is used for injection of gas mixture to target-substrate region. Hie YBCO target was prepared through a solid state reaction by calcining and sintering of Y203, BaC03, CuO powder mixtures. The sputtering gas was Ar-02 mixture and total gas pressure was maintained at 2 mbar. In the experiments, thin films were prepared at different substrate temperatures and electrical properties of the films were investigated. The film formed at 700° C shows a semiconducting behavior whereas the one formed at 800° C shows semiconducting-metallic behavior. But for these films no superconducting transition were seen. The films show metallic behavior at normal state at high substrate temperatures. It is observed that by increasing substrate tempera ture from 800° C to 860° C this behavior also increases. The maximum transition temperature to superconductivity of the film formed at 840° C was 81.4K. However for YBCO target, this tempe rature was 85K. The critical transition temperatures of the sputtered films are lower than the target. This result may indicate a more random ordering of oxygen in the films than in the powder.