MOCVD 방법에 의한 YBaCuO/PbTiO₃/Si 구조의 증착과 초전도 박막의 특성

Abstract

Superconducting YBa_(2)Cu_(3)O(7-y)(YBaCUO) thin films have been grown on Si with PbTiO_(3) buffer layer by in-situ MOCVD. PbTiO_(3) and YEaCuO thin films were deposited at substrate temperature of 570℃ and 730℃, respectively. Superconducting YBaCuO thin film grown on Si with PbTiO_(3) buffer layer has critical temperature of zero resistance at Tc_(1)zero = 56K. The thin films deposited on SrTiO_(3)(100) and LaAlO_(3)(100) single crystalline substrates showed critical temperature of Tc_(1)zero = 86K and 87K. respectively. X-ray diffraction studies revealed that superconducting 1-2-3 phase was formed in the films grown by in-situ MOCVD. For the films on SrTi0_(3)(100) and LaAlO_(3)(100) single crystalline substrates, highly textured YBaCuO thin films with C axis perpendicular to the substrate plane were obtained. Microstructure of surface and chemical analysis between the PbTiO_(3) buffer layer and YBaCuO thin film were studied by scanning electron microscopy (SEM) and Auger electron spectroscopy (AES) techniques, respectively. From the results of our studies, MOCVD grown PbTiO_(3) thin film for YBaCuO/PbTiO_(3)/Si structure fabrication was effective as a buffer layer to limit chemical reaction between YEaCuO and Si at high processing temperature.;YBa_(2)Cu_(3)O_(7-x)/PbTiO_(3)/Si 구조로 증착된 박막의 초전도 특성을 조사하여 PbTiO_(3)가 완충층 으로서 효과적인지에 대해 알아 보았다. Si(100) 단결정 기판위에 증착온도 570℃ 에서 강유전체인 PbTiO_(3) 를 유기금속 화학 기상 증착 (MOCVD) 방법에 의해 완충층으로서 증착시킨 후, 그 위에 730℃ 기판온도에서 YBa_(2)Cu_(3)O_(7-x) 박막을 in-situ MOCVD 방법으로 증착하였다. YBa_(2)Cu_(3)O_(7-x)/PbTiO_(3)/Si 구조의 초전도 박막의 경우 임계온도(Tc) zero 는 56K 였다. 한편 in-situ MOCVD 로 SrTiO_(3)(100) 와 LaAlO_(3)(100) 단결정 기판위에 증착된 초전도 박막의 경우는 Tc, zero 가 각각 86K, 87K 였다. X-ray 회절 분석의 결과를 통하여 증착된 박막은 1-2-3 상을 갖음을 알 수 있었으며 SrTiO_(3)(100) 와 LaA1O_(3)(100) 단결정 기판위에 증착된 초전도 박막은 YBa_(2)Cu_(3)O_(7-x) 의 C축이 기판면에 수직으로 배위됨을 알았다. 주사 전자현미경 분석을 동하여 표면의 미세구조와 계면에서의 확산현상을 알아 보았다. 이로부터 MOCVD 방법으로 증착된 PbTiO_(3) 층은 실리콘 기판과 초전도 박막 사이의 화학반응을 막아주는 완충층 역할을 함을 알 수 있었다.