YBCO ince filmlerin darbeli lazer yığma tekniğiyle hazırlanması

Abstract

Bu çalışmada, yüksek kaliteli süperiletken YBa2Cu3O7-? (YBCO) ince filmleri, DarbeliLazer Yığma (PLD) tekniği kullanılarak LaAlO3 (100) (LAO) alttaşlar üzerine başarıylabüyütülmüştür. PLD ile hazırlanan YBCO ince filmlerin kalitesi ve süperiletkenliközellikleri üzerine oksijen basıncının etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, YBCO incefilmleri üç farklı oksijen basıncında (150, 200 ve 250 mTorr) cilalanmış alttaşlar üzerinebüyütülmüştür. LAO alttaşa ve YBCO/LAO ince filmlere ait Yansımalı Yüksek EnerjiliElektron Kırınımı (RHEED) desenleri incelenmiştir. Hazırlanan filmlerinmikroyapısının karşılaştırmalı olarak incelenmesi amacıyla X-Işını Kırınımı (XRD),Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM)kullanılmıştır. YBCO ince filmlerin süperiletkenlik özelliklerinin belirlenmesi amacıylaAC manyetik alınganlık ve dört-nokta direnç ölçümü yapılmıştır. İnce filmlerinkompozisyonunun belirlenmesi amacıyla Enerji Dağılımlı X-Işını Spektrometresi(EDX) kullanılmıştır. Oksijen basıncı haricinde; atış sayısı, tekrarlama frekansı,büyütme sıcaklığı, ısıtma ve soğutma hızı, hedef-alttaş mesafesi, lazer uyarma enerjisi,tavlama sıcaklığı ve basıncı gibi diğer değişkenler sabitlenmiştir. PLD ile büyütülenYBCO ince filmlerden elde edilen ölçümler, 150mTorr'da hazırlanan numunenin kristalyapı ve süperiletkenlik özellikleri olarak en iyi sonucu verdiğini göstermiştir. Sonuçolarak elde edilen deneysel bulgular, diğer deneysel bulgu ve teorik verilerlekarşılaştırılmıştır ve iyi bir uyum içerisinde olduğu belirlenmiştir.

In this study, high quality superconducting YBa2Cu3O7-? (YBCO) thin films weresuccessfully deposited on LaAlO3 (100) (LAO) using in situ Pulsed Laser Deposition(PLD) method. The influence of oxygen pressure on film quality and superconductingproperties of YBCO thin films prepared by PLD was investigated. For this purpose,YBCO thin films were deposited on polished substrates at three different oxygenpressures (150, 200 and 250 mTorr). Reflection High Energy Electron Diffraction(RHEED) patterns of LAO substrate and YBCO/LAO thin films were observed. X-RayDiffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic ForceMicroscope (AFM) techniques were used to make comparative studies of filmmicrostructure. To determine superconducting properties of YBCO thin films ACmagnetic susceptibility and Four-Point Resistivity measurements were conducted. Thecomposition of the thin films was determined by Energy Dispersive X-RaySpectrometer (EDX). Except for oxygen pressures, all other variables such as number ofpulses, repetition rate, deposition temperature, heating and cooling rate, target-substratedistance, laser excitation energy, annealing temperature and annealing pressure werefixed. Analysis and measurements of these films revealed that crystal structure qualityand superconducting properties of YBCO thin films deposited by PLD are best at theoxygen deposition pressure of 150 mTorr. The obtained experimental results werecompared with the other experimental results and theoretical values and it was foundthat there is a good agreement.