Способ получения сверхпроводящего тонкого слоя оксидного материала

(ьп.) 199/257.887887.87 мал ьн остав с о этого слоя имее,ми сверхпроводимскольку сопротиего использованредача электрич Изо ыми своиств ение этого равно нул и. По слоя и пол я из то пеЦель вращеииоис ского то ключителэ т ко актив виожки,рименталсоответзии исх ример,ов п одл химиче добить ой посоых ианте исход слояизме жку, на кок ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОЕ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫтИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ 9.91. Бюл. Р 34филипс Глоэлампенфабрике(72) Ян ВиллемВит, Дагобертлис Лдрианус Хесарс (ИЬ)(56) ОЫципа На1 са, Уеп ЕЬопяшдпо На 3 дше, 1 рсЕ 150 дар. Л.Рй 2, 26, М 39,ЬадЪоюдйв К.Кечдею В., 35,1987. Северин, Гийсбертус Д Мишель Де Леув, Корненрикус Антониус Мут 88.8)гцо, ТакавЬд Кацапе дп, Уо 1 со 1 аша БЬдч АвЬд 1 ешагд, Лаша 1 саАрр 1, РЬув",. 1987,Ь 1484-1485.В. а.с. дп РЬувдса 1(16), рр. 8821-8823 етение относится к способу я сверхпроводящего тонкого окисного материала.изобретения является предотнежелательного взаимодейстхпроводящего слоя и подложки. етение основывается на экспеьно установленном явлении, в твин с которым за счет диффудных материалов и последующей ой реакции между ними можно образования сверхпроводимосостав которого незначительяется в направлении, перпеном этому тонкому слою. Часть 2(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩГО ТОНКОГО СЛОЯ ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к способамполучения сверхпроводящего тонкогослоя из оксидного материала. Цельизобретения - упрощение способа полу"чения. Используется подложка изУСцОв, на которую наносится слойВаСцО, или подложка из У,Ва 1.0, накоторую наносится слой У ВаО . Кроме того, может использоваться в качестве подложки УВаСцО, на которыйнаносится слой из смеси СцО (40 мол.Х)и ВаСцО (60 мол.Е). Дпя полученийпленки на основе ЬаМе СцО, гдеМе - Са, Яг, Ва, а 1х2, используют слой ЬаСцО и ЬаМеСцО. 5 з.п.ф-лы. Исходные материалы мо ровать друг с другом, на де двух объемных материал на поверхности раздела к зуется сверхпроводимый сл В предпочтительном вар ба по изобретению один и материалов образует подл20 50 торую наносится другой (другие) исходный материал (материалы) в форме тонкого слоя, после чего всю композицию нагревают.В альтернативном варианте способа по изобретению исходные материалы наносятся на инертный субстрат в форме двух тонких слоев, после чего следует этап повышения температуры. 1 ОПосле этапа повышения температуры сверхпроводимый тонкий слой может факультативно подвергаться обработке при высокой температуре в окислительной атмосфере. 15В предпочтительном варианте способа по изобретению повышение температуры с целью стимулирования диффузии и химической реакции осуществляется в окислитсльных условиях.Наиболее приемлемым для данного случая сверхпроводящим материалом является УВаСцОс Тс -- 90 К. Значение 3 равно примерно 0,1 - 0,5. Кислород можно частично заменить фто ром, например, до 1 атома в приведенной общей формуле, что приводит к некоторому повышению Тс.В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения используется подложка из У Сц О, на которой обра 30 зован тонКий слои ВаСцО. Богатые Ва соединения обычно менее пригодны для использования в качестве подложки по причинам их неудовлетворительного для данного случая сплавляющего свойства З 5 и довольно сильной их подверженности отрицательному влиянию со стороны влаги.В альтернативном варианте изобретения используется подложка из Сцо с 40 образованным на ее поверхности тонким слоем УВа 40. К преимуществам этого варианта изобретения относятся то, что подходящую подложку можно легко и просто изготовить из СцО, а также то, что в УВаО ионы иттрия и ионы бария уже присутствуют в желаемом соотношении, так что имеется возможность получить материал состава, который можно точно определить.Следует также иметь ввиду, что УЗа 07, как правило, существует в виде карбонатного УВаОт СО. Это соединение не оказывает никакого влияния на диффузию и химическую реакциюВ еще одном предпочтительном варианте изобретения используется подложка УВаСцО, на которой образован тонкий слой смеси СцО (40 мол.%) иВаСцО (60 мол.7.).Способ по изобретению можно использовать для изготовления сверхпроводящих окисных материалов, например,купратов В, Са и Бг.Другая группа приемлемых сверхпроводимых материалов изготавливается наоснове ЬаИе Сц 04, причем в данномслучае Ие выбирают из группы СаБг иВа, а "х" колеблется между 1 и 2, Еаможно заменить, например, У, Т получаемой пленки Тс = 40 К,Тонкий слой этих сверхпроводимыхматериалов можно легко и просто получить в результате образования тонкихслоев 1,а Сц 04 и 1,аМеСц 04, один на поверхности другого на инертной подложке с последующим этапом повышениятемпературы с целью стимулированияпротекания желаемых диффузии и химической реакции.П р и м е р 1. Иэостатическипрессуют соответствующее количествопорошка УСцО под давлением в800 ИПа с конечным образованием таблетки диаметром 25 мм. Затем в течение 30 мин в атмосфере воздуха сжимают эту таблетку под давлениемв100 ИПа до момента достижения плотности, которая равна 95-100% теоретической плотности, Затем тщательно полируют поверхность до образования шероховатости менее 1 мкмС помощью лазерного метода напыления в вакууме образуем на поверхностислой ВаСцО толщиной в 1 мкм. Этотслой аморфный и состоит из ВаСО , которое при последующем нагревании преобразуется в ВаСцО. Мольное отношение Ва и Сц в этом слое предпочтительно 11Затем подложку и образованный тонкий слой нагревают до 850 С со скоростью 200 С/ч и выдерживают приоэтой температуре в течение 2 ч. Затем образованныи таким образом блокохлаждают со скоростью 100 С/ч доо20 С. Вся эта процедура происходит воатмосфере кислорода при давлении0,1 ИПа.Результаты измерений дифракциирентгеновских лучей дают основаниеутверждать, что в результате химической реакции УСцО+ 4 ВаСцОр + пО-между сверхпроводящим споем (толщиной примерно в 0,5 мкм) и подложкой образуется более тонкий слой УВаСц 05.Затем на поверхности наносили царапины и образовывали методом осаждения из паровой фазы слой золота, чтобы гарантировать хорошие электрические контакты со сверхпроводимым слоем. Результаты измерений сопротивления указывают на тс, что значение Тс примерно равно 93 К, а ширина переходной зоны равна примерно 10 К, При 240 К в температурном интервале 10 К происходило относительно резкоеуменьыение сопротивления на 5-10 Е.Вполне возможно, что это было вызвано наличием здесь других фаз и изменениями в составе УВа 2 СцОв пределах существующего диапазона этого20 соединения. Поскольку Тс зависит от состава и так как оптимальный слой всегда оказывает решающее влияние на результаты измерения, то в позиции и толщине слоя, в котором измеряется сопротивление, могут происходить некоторые изменения,П р и м е р 2. С помощью метода распыления до состояния плазмы образовывали на подложке из СцО слой УВа 40 толщиной примерно в 3 мкм. Затем осуществляли описанный в примере 1 этап нагревания, в ходе которого после диффузии происходит следующая химическая реакция; 25 30 35 6 СцО + УВаО СО + и 0 --+ 2 УВа 2 СцЗОУ-Р + 002 Во всем слое взаимные количества У и Ва достигают желаемого значения, 40 В точках, где сверхпроводимый слой богат содержанием СцО, слой менее орторомбический или просто менее ромбический, а следовательно, и менее сверхпроводимый. И тем не менее, с 45 помощью способа по изобретению можно получать слои оптимального состава и с Т примерно в 90 К. Этот способ легко поддается регулированию, так как образование оптимального сверхпроводящего слоя не зависит критическим образом от параметров процесса образования слоя.П р и м е р 3. С помощью метода напыления на подложке из У ВаСц 05 образуется слой, состоящий из смеси1 СцО и ВаСцО, с мольным отношением 2:3. Затем осуществляют этап нагревания по примеру 1 в течение которого сразу же после завершения диффузии происходит следующая химическая реакция:У 2 ВаСцО+ 2 СцО + 3 ВаСцО ++ и 02 2 УВа Сц 0П р и и е р 4 . Методом осаждения из паровой фазы на подложке из сапфира окись алюминия) образовывали слой 1,а 8 гСцО. Па этой же подложке тем же методом образовали слой 1,а Сц 04. За-о тем в результате нагрепания до 950 С в течение 2 ч вызывали диффузию и химическую реакцию в твердой фазе: 1 а 2 Сц 04. + 1,аЯгСц 04 - 2 1,аяБгСцО с конечным образованием граничного слоя, состав которого изменялся в виде функции места. Конечным результатом подобной обработки было то, что при каких-то конкретных температурах, магнитном поле и силе электрического тока всегда образуется тонкий слой, имеющий оптимальный состав, который обычно достигается при х = 1,8.Формула изобретения1. Способ получения сверхпроводящего тонкого слоя оксидного материалапутем нанесения исходных оксидных материалов на подложку с последующей термообработкой в окислительной среде,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью предотвращения взаимодействиясверхпроводящего слоя и подложки,используют по меньшей мере два исходных оксидных материала, которые нано-сят в виде двух слоев, расположенныхдруг над другом в механическом контакте, а обработку в окислительнойсреде проводят в режиме образованиясверхпроводящего тонкого слоя на границе раздела слоев за счет диффузиии химической реакции, происходящих втвердой фазе,2. Способ до п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве одногослоя исходного оксидного материалаиспользуют подложку,3. Способ по п.2, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью получения сверхпроводящего тонкого слояУВаС 107 , в качестве материалаподложки используют У 2 СцО, на которую наносят .слой УВаСц 02.4. Способ по п,2, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью получения сверхпроводящего тонкого слояЗаказ 3319 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О 1 УВаСиОт Я, в качестве материала подложки используют СоО, на поверхностькоторого наносят УуВа 40 т. 5. Способ по п.2, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью получе-, ния тонкого сверхпроводящего слоя УВаСиОт ф, в качестве материала . подложки используют 7 ВаСцО, на ко- торый наносят тонкий слой оксидного материала, состоящего из соотношения 40 мол.Х СоО и 60 мол.Ж ВаСпОу.6, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения тонкого сверхпроводящего слоя ЬаяИе 2 х Со 04где Ие - Са, Вг и Ваф1 х с 2, в качестве исходных оксидных материалов используют Ьа СцО+ иЬаМеСи 04.