초전도 선재를 위한 완충층 SrRuO_(3)에 대한 구조적, 전기적 성질에 관한 연구

Abstract

고온 초전도체가 사용되는 2세대 초전도 선재에서는 초전도층을 기판으로부터 보호하기 위하여 완충층이 필수적으로 필요하다. 완충층으로 쓰이는 여러 물질 중에서 SrRuO_(3)를 이용하여 물질의 특성을 연구하였다. SrRuO_(3)(SRO)박막을 다양한 기판 위에 펄스 레이저 증착법을 이용하여 c축으로 에피텍셜하게 성장시켰다. 산소 분압을 3mtorr에서 300mtorr, 증착 온도를 600℃에서 800℃로 변화시키면서 증착을 하였다. SRO박막의 증착 온도와 산소 분압에 따른 out-of-plane 방향 특성을 분석하기 위해 X선 회절 분석을 이용하여 측정하였다. 표면 형태 분석, grain의 크기와 거칠기 등을 AFM(atomic force microscopy)와 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 이용하여 분석하였다. (001)LaAlO_(3)단결정 위에 증착된 SRO박막은 ~140K근처에서 강자성 상전이를 보였고, 실온에서 약 283.5μΩcm 정도의 비저항 값을 가지므로 박막의 in-plane에서 높은 전도성을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한, 4T와 8T의 일정한 자기장이 가해졌을 때 온도가 50K에서 200K으로 변화될 때의 자기 저항값의 변화를 관찰하였다. 여기에 덧붙여 자화측정기를 이용하여 온도에 따른 자화 곡선, 자기 이력곡선의 특징도 관찰하였다. Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate(RABiTS) 방식으로 만들어진 YSZ /Y_(2)O_(3)/Ni-W 합금 기판, CeO_(2)/YSZ /Y_(2)O_(3)/Ni-W 합금 기판 위에 c축으로 에피텍셜하게 성장시킨 SRO박막은 온도에 따른 비저항 값을 측정하고, ion-beam-assisted deposition (IBAD)방식으로 MgO를 증착한 이축 배향된 금속 기판 위의 SRO박막의 경우 온도에 따른 in-plane 방향 특성 또한 연구하였다.;Recently, there are great efforts to develop the superconducting YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ) (YBCO) films for second generation coated conductors. YBCO coated conductors have been made on buffer layers to reduce interdiffusion between YBCO and metal substrates. Therefore, suitable buffer layers for the superconductors have been searched for. SrRuO_(3) (SRO) is one of the good candidates for buffer layers between YBCO and metal templates. SrRuO_(3) thin films have been grown in-situ on LaAlO_(3) and textured metal templates which are MgO produced by ion-beam-assisted deposition (IBAD) and YSZ /Y_(2)O_(3)/Ni alloy and CeO_(2)/YSZ/Y_(2)O_(3)/Ni alloy produced by Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate(RABiTS) by pulsed laser deposition. Deposition was carried out oxygen partial pressure in a range from 3mTorr to 300mTorr with laser repetition rate of 5Hz. Substrate temperature was between 600 and 800℃. Dependence of out-of plane orientation of SrRuO_(3) thin films on pressure and growth temperature is investigated by x-ray diffraction. The surface morphology and grain growth behaviors of SrRuO_(3) thin films are analyzed by atomic force microscopy. In addition, a ferromagnetic transition at ~140K of SrRuO_(3) films on LaAlO_(3) was detected by resistivity and magnetization measurement. Moreover, the transverse magnetoresistance value in a field of 4 and 8 T was measured in temperature range of 50 - 200K and the ferromagnetic transition at ~140K of SrRuO3 films on LaAlO_(3) was detected by resistivity measurement. Resistivity as a function of temperature of SrRuO3 films on YSZ /Y_(2)O_(3)/Ni alloy and CeO_(2)/YSZ/Y_(2)O_(3)/Ni alloy produced by Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate(RABiTS) was measured. In a case of SRO films on MgO templates, as substrate temperature was increased, the texture of in-plane was better and biaxial alignment of the SRO thin films was better as well.