High temperature superconducting YBa2Cu3o7-δ thin films and bolometers

Abstract

Bu çalışmada yüksek sıcaklık süperiletken bolometrelerin kızıl ötesi vegörünür ışıma altında optik tepki karakteristikleri incelenmiştir. Bolometreler<100>-yönelimine sahip ve 10x10x1-0.5 mm3 boyutlarında tek yönlü kristal MgOalttaşlar üzerine DC silindirik magnetron püskürtme tekniğiyle 200 nm kalınlığındabüyütülmüş YBa2Cu3O7-δ (YBCO) ince filmler üzerine yapılmıştır. İnce filmler XRD,SEM, EDX, ve AFM analiz yöntemleri kullanılarak yapısal, Ï-T ölçümüyle manyetik,R-T ölçümüyle elektriksel olarak karakterize edilmiştir.Sıcaklığın ve modülasyon frekansının küçük ve büyük alanlı bolometrelerintepki fazı ve büyüklüğü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu çalışmada, MgOalttaşlar üzerine yapılmış YBCO kenar geçiş bolometrelerinin kızılötesi tepkifazlarının ve büyüklüklerinin süperiletken geçiş genişliğine bağımlılığı incelenmiştir.Süperiletken geçiş genişliğindeki değişimin bolometrelerin optik tepkisi üzerindekigözlemlenen etkileri; 1 Hz civarında modülasyon frekansına karşı çizilen tepki fazıeğrisinde bir çukurun oluşması, tepki büyüklüğünün modülasyon frekansına göreazalma oranının artması ve orta modülasyon frekansı aralığında tepki fazınınsıcaklığa bağımlı hale gelmesi olarak gözlemlenmiştir.YBCO kenar geçiş bolometrelerinin dalgaboyuna bağımlılığı incelenmiştir.Aygıtın optik tepkisinin, üzerine gelen ışımanın dalga boyundan bağımsız olduğu 0.4µm ile 0.73 µm dalgaboyu aralığında gözlenmiştir. Bu tezde, bolometreninperformansını etkileyen mekanizmalar ve bunların muhtemel sonuçlarısunulmaktadır.

In this work, we report the results on the response characteristics of hightemperature superconducting bolometers under the infrared and optical radiation.The bolometers were made of YBa2Cu3O7-δ (YBCO) thin films deposited on <100>-oriented and 10x10x1-0.5 mm3 sized single crystal MgO substrates by using DCinverted cylindrical magnetron sputtering (ICMS) technique with 200 nm thickness.The thin films were characterized in detail by employing structural (XRD, SEM,EDX, and AFM), magnetic (Ï-T) and electrical (R-T) measurements.We have investigated effects of temperature and modulation frequency on themagnitude and phase of the infrared response of the both large and small areabolometers. Dependence of the phase and magnitude of the response of MgOsubstrate YBCO edge transition bolometers to a near infrared radiation on thesuperconducting transition width has also been investigated in this work. We haveobserved that the superconductivity transition width has major effects on theresponse of the bolometers such as; on a dip of the phase of the response versusmodulation frequency curve around 1 Hz, the rate of decrease of the magnitude of theresponse, and dependence of the phase of the response on temperature at mid-rangemodulation frequencies.Wavelength dependence of the photoresponse of YBCO edge transitionbolometers has been studied. It was observed that the optical response of the deviceswas almost independent of the wavelength of incident light from 0.4 µm to 0.73 µm.Here we present the analysis and the possible mechanisms that can affect the responseof the bolometers in the superconducting transition region.