А. И. Ильин, А. А. Иванов, В. К. Егоров, “Распределение кислорода в структуре тонких пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ после хранения в вакууме при 300 K”, Физика твердого тела, 2023, том 65, выпуск 6,страницы 914

XXVII Международный симпозиум ''Нанофизика и наноэлектроника'', Н. Новгород, 13-16 марта 2023 г.
Сверхпроводимость

Распределение кислорода в структуре тонких пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ после хранения в вакууме при 300 K

А. И. Ильин^a, А. А. Иванов^b, В. К. Егоров^a

^a Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Россия
^b Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Москва, Россия

Аннотация: Установлено, что хранение тонких эпитаксиальных пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ в вакууме при 300 K в течение 24 h приводит к уменьшению в них содержания кислорода и изменениям в кристаллической структуре, коррелирующими с условиями синтеза пленок. Пленки YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ толщиной 150–200 nm с разными $T(R=0)$ были получены импульсным лазерным осаждением со скоростной фильтрацией частиц эрозионного факела при температуре 720–740$^\circ$C на подложках SrTiO$_3$(100). Дополнительные максимумы на дифракционных пиках (005) пленок до и после их выдержки в вакууме свидетельствовали о наличии в пленках областей с разным содержанием кислорода, а изменение формы и углового положения дифракционных пиков на кривых качания – об изменении ориентации кристаллитов. После хранения в вакууме осажденных пленок с размером кристаллитов 2–10 nm дефицит кислорода $\delta$ увеличился от $\sim$ 0.01 до $\sim$ 0.6, а при размере кристаллитов 500–1000 nm – от $\sim$ 0.25–0.35 до $\sim$ 0.6. Сохранение сверхпроводящего перехода с остаточным сопротивлением на зависимости $R(T)$ связали с потерей кислорода преимущественно на границах и в приграничных областях кристаллитов, так что сами кристаллиты сохраняли сверхпроводящие свойства, в то время как их границы диэлектризовались. На основе данных рентгеноструктурного анализа и резистивных измерений сделано заключение о потерях кислорода в пленках с нанокристаллами размером 2–10 nm через границы зерен, а в крупнокристаллических пленках – еще и через дефекты структуры.

Ключевые слова: импульсное лазерное осаждение, рельеф поверхности, транспортные характеристики пленок, эволюция пленки, SrTiO$_3$.

Поступила в редакцию: 17.04.2023
Исправленный вариант: 17.04.2023
Принята в печать: 11.05.2023

DOI: 10.21883/FTT.2023.06.55643.28H