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YBa_(2)CU_(3)O_(7-x) 박막의 변형력에 대한 Raman 연구

Title
YBa_(2)CU_(3)O_(7-x) 박막의 변형력에 대한 Raman 연구
Authors
장보연
Issue Date
1997
Department/Major
대학원 물리학과
Keywords
YBa_(2)CU_(3)O_(7-x)박막변형력Raman
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Abstract
초전도체를 실제로 사용하기 위해서는 박막을 증착하여 집적소자 크기의 회로를 구성해야하며, 초전도체의 특성으로 인해 나타나는 조셉슨 접합(Josephson junction)을 제작한다. 고온 초전도체에서 조셉슨 접합을 만드는데 널리 쓰이는step-edge 방법등에서 약한 결합을 이루는 원인은 아직 알려져 있지 않으며, 경계 부분에서 나타나는 여러 가지 성장 구조에 의해 나타나는 현상이라고 추측하고 있다. 본 논문에서는 step-edge grain boundary junction의 경계에서 나타나는 몇 가지 구조 중에서 대표적인 두 가지의 경계를 제작하여 그 특성을 라만으로 측정하고 비교하였다. 한 기판의 두 부분에YBCO 박막을a축과c축으로 동시에 성장시켜서 그 경계면에 CuO_(2) 평면이 수직으로 놓여있는 구조의 TL 경계와 CuO_(2) 평면이 꼬여있는 구조의 TW 경계를 제작하고 각각의 결과를 비교하였다. TW 경계에 비해 TL 경계에서는 340 cm^(-1) 모드에 대한500 cm^(-1) 모드의 상대적인 세기인 I(500)/I(340)가 줄어들고 340 cm^(-1) 모드의 반치전폭이 넓어지는 경향이 나타났다. 이러한 효과가 나타날수 있는 요인으로는 경계에 있는 불순물, 산소 함유량, 변형력 등을 생각할 수 있다. 그러나, 경계면의 스펙트럼에서 일반적인 YBCO의 스펙트럼과 다른 피크가 전혀 나타나지 않은 점으로 보아 불순물의 가능성은 배제할 수 있다. 또한 산소 함유량이 다를 경우, 500 cm^(-1) 모드의 주파수가 변화한다는 사실이 알려져 있는데, 어떠한 주파수 변화도 나타나지 않았으므로 산소 함유량의 변화는 없다고 할 수 있다. 그러므로, 한 가지 가능성으로서 TL 경계에서의 변형력을 생각할 수 있으며, 본 실험에서 얻은 결과를 변형력의 효과라고 받아들일 수 있다. 그러나, AFM의 결과로 TL와 TW 경계의 영역이 다를 수 있다는 사실을 알 수 있으며, TL 경계에 변형력이 더 크게 작용한다는 결론은 두 경계의 폭이 같다는 가정하에서만 가능하다는사실에유의해야할 것이다. 본 실험에 사용된 시료의 두 가지 경계 영역이 비슷하다고 가정한다면, 그러면, TL 경계에서 관찰한 변형력 효과를 약한 결합의 한 요인이라고 할 수 있겠다. 본 논문의 후반부에서는 microbridge에서 나타날 수 있는 좁은 띠 효과를 조사하였다. 선행 연구 결과에서 밝혀진 변형력의 방향성을 확인하기 위해서 여러 가지 방향의 띠를 제작하여 라만 스펙트럼을 측정하였다. 그러나 microbridge에서 띠가 결정축과 이루는 방향이나, 띠의 폭과 무관하게 어떠한 변형력 효과도 관찰하지 못했다. 폭이 4 ㎛ 이상인 microbridge에서는 변형력에 의한 효과를 관찰할 수 없었다.;YBa_(2)Cu_(3)O_(7-x)(YBCO) films containing two different types of 90° grain boundaries are fabricated on the same substrate. Raman spectra from several positions on the basal-plane-faced tilt(TL) grain boundaries are measured and compared with those taken from the twist(TW) boundaries. These are the two typical kinds of boundaries found in step-edge grain boundary junctions which is the conventional methods used in making Josephson junctions. Although, the exact mechanism on how the weak link in the Josephson junctions are generated in high-T_(c) superconductors is not known, it is presumed to be due to mismatch of lattice constants. Raman results show that the relative intensity of the Air mode near 500 cm^(-1) with respect to that of the B_(1g) mode near 340 cm^(-1), I(500)/I(340), is found to be suppressed in the TL boundaries, and full-width-at-the-half-maximum(FWHM) of the B_(1g) mode is found to be larger, in the TL boundaries when compared to the TW boundaries. The results indicate that the stress is stronger in the TL boundaries than in the TW boundaries. This may offer an alternative explanation for the weak link behavior of the step-edge grain boundary junction. In addition, the uniaxial strain effect on the microbridge of YBCO has been investigated. The microbridges were fabricated at five angles-0°, 22.5°, 45°, 67.5°, 90°-to the crystal axis of YBCO with three widths-4, 8, 18 ㎛ respectively. Raman spectra from each microbridge are measured and compared in two directions of polarization-parallel or perpendicular to the direction of length of the microbridge. According to a previous study, it is expected that the surface stress in the microbridge is in the direction of length of the microbridge, and as a consequence the strain effect should appear only in this direction. However, neither I(500)/1(340) nor FWHM of all the Raman spectra show any obvious tendency. Such results indicate that there is no strain effect in any direction on the microbridges whose width are wider than 4 ㎛.
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