А. И. Ильин, А. А. Иванов, В. К. Егоров, “Структура, морфология, транспорт и механизм потери кислорода в тонких пленках YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$, полученных импульсным лазерным напылением со скоростной фильтрацией эрозионного факела”, Физика твердого тела, 2022, том 64, выпуск 9,страницы 1211

XXVI Международный симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника" , Н. Новгород, 14 - 17 марта 2022 г.
Сверхпроводимость

Структура, морфология, транспорт и механизм потери кислорода в тонких пленках YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$, полученных импульсным лазерным напылением со скоростной фильтрацией эрозионного факела

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: Экспериментально обнаружили по рентгеноструктурным и транспортным характеристикам и морфологии в СЭМ, перестройку структуры пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ толщиной 100–200 nm при импульсном лазерном напылении с частотой 4–33 Hz скоростной фильтрации эрозионного факела от времени осаждения, скорости отфильтрованных частиц на подложки SrTiO$_3$(100) при 730–750$^\circ$C. Пленки или их часть, прилегающая к подложке, после осаждения имели в составе структуры кристаллы размером 3–10 nm, допированные кислородом, как и мишень с $\delta$ = 0.08. При продолжительности осаждения от 10 до 60 min на поверхности пленок происходил рост правильных пирамид с треугольными и четырехугольными основаниями размером от 20 до 500 nm в основании и спиральных с многоугольными основаниями. Максимальная потеря кислорода до $\delta$ = 0.35 и снижение температуры окончания сверхпроводящего перехода $T$ ($R$ = 0) до 77.4 K совпадало по времени напыления с появлением на поверхности спиральных пирамид высотой до 100 nm. Установленные факты предполагают механизм обеднения верхних слоев тонких пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ кислородом через образование и рост на их поверхности пирамид с кислородным дефицитом. Допирование кислородом и нанокристаллов, и правильных пирамид размером от 20–300 nm в пределах $\delta$ = 0.08–0.15 обеспечивало $T$ ($R$ = 0) = 84–87 K при ширине сверхпроводящего перехода $\Delta T$ = 2.5–3.5 K.

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

Поступила в редакцию: 29.04.2022
Исправленный вариант: 29.04.2022
Принята в печать: 12.05.2022

DOI: 10.21883/FTT.2022.09.52807.26HH