Y, BaF2 ve Cu`ın beraberce buharlaştırılması ile hazırlanan üstüniletken filmlerin karekterizasyonu

Abstract

ÖZET Bu çalışmada Cu, Y ve BaF2 başlangıç malzemeleri kullanılarak YBa2Cu307_x (YBCO) ince filmler elektron demeti ile buharlaştırma ve rezistif buharlaştırma teknikleri kullanılarak hazırlandı. Oda sıcaklığında SrTiC>3 alttaşlar üzerine hazırlanan filmlerin amorf yapıda oldukları ve elektriksel açıdan yalıtkan oldukları gözlendi. Örnekler oksijen ve su buharı atmosferinde yüksek sıcaklıklarda tavlanarak ideal kristal yapıya ulaştırıldı. Hazırlama ve ısıl işlem koşullarının üstüniletken fazın oluşumuna etkisi, filmlerin elektriksel dirençlerinin sıcaklığa bağımlılığı, X- ışınlan kırınımı ve SEM fotoğrafları ile incelendi. Elektriksel direnç ölçümleri a.a dört nokta metodu ile yapıldı. Hazırlanan filmlerin üstüniletkenlik geçiş sıcaklığı 80-88K arasındadır. Tavlama sıcaklığı, tavlama süresi, oksijen akış hızı ile film stokiyometresinin üstüniletkenlik özellikleri etkileyen en önemli parametreler olduğu gözlendi. Tavlama sıcaklığının etkisini görmek amacıyla filmler 750-900 C sıcaklıkları arasında tavlandı. Yüksek tavlama sıcaklıklarında c-yonelimli, düşük tavlama sıcaklıklarında ise a-yönelimli filmlerin oluştuğu X-ışınlan kırınımı ve SEM fotoğrafları ile bulundu. Bu etki Bruck-Engel epitaksiyel büyüme teorisi ile açıklandı. Oksijen gaz akış hızının artırılması ile filmlerin üstüniletkenlik özelliklerinin iyileştiği gözlendi. Ancak BaF2'ün bileşenlerine aynştınlmasında gerekli olan su buharı basıncının artırılmasının etkili olmadığı bulundu. Gerek buharlaştırma gerekse yüksek sıcaklıklarda yapılan ısıl işlem sırasında meydana gelen stokiyometrik bozuklukların yapı içerisinde yalıtkan fazların oluşumuna neden olduğu görülmüştür. Bu olay örneklerin direnç-sıcaklık eğrilerinde belirgin basamakların varlığı ile saptanmıştır. ıı /&*

ABSTRACT In this work, YBCO thin films are prepared by e-beam evaporation technique from Cu, Y and BaF2 as sources. It is observed that the films deposited on SıTî03 substrates are in amorphous structure and electrically insulator at room temperature. The samples are annealed in oxygen and water vapour atmosphere at high temperatures in order to obtain ideal crystal structure. The effect of preparing and conditions on superconductivity properties is investigated by the dependence of electrical resistivity on temperature, X-ray diffraction and SEM fotographs. The electrical resistivity is measured by a.c four point method. The superconductivity transition temperature of the films are between 80-88 K. It is observed that, annealing temperature, annealing time, oxygen flow rate and film stochiometry are the important parameters. In order to realize the effect of annealing temperatures the samples are annealed between 750-900 C. Prom X- ray diffraction and SEM fotographs, it is found that at that at higher temperatures the films are tend to be have c-orientation. This observation si explained by Bruck-Engel Theory. It is also observed that the superconducting properties of the films are improved by increasing the oxygen flow rate. However, increasing the partial pressure of water vapour, which is necessary for the decomposition of BaF2 has no effect. In addition to these, it is seen that the stochiometric deviation which can be made during evaporation and annealing process.caused insulating phases in structure that reveal itself as kinks in resistivity-temperature graph. in