УДК 53.043; 536.48; 621.382

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ YBa₂Cu₃O_7-x ПЛЕНОК КАК БАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ ПЕРЕХОДОВ

 

И. И. Гундарева^1,2, В. Н. Губанков¹, Ю. Я. Дивин^1,2

¹Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, Москва

² Институт П. Грюнберга, Исследовательский центр г. Юлиха,  ФРГ

 

Получена 20 марта 2013 г.

 

Аннотация.  Исследовалось влияние технологических параметров приготовления на электрические и структурные свойства эпитаксиальных пленок, полученных из высокотемпературного сверхпроводника YBa₂Cu₃O_7-x распылением и предназначенных для использования в качестве базовых электродов джозефсоновских переходов. Определены параметры химической и термической обработки NdGaO₃ подложек, позволяющие достигать высоких,  до 5×10⁶А/см² при температуре 78К, плотностей критических токов для с-ориентированных пленок с шириной в единицы микрометров. Для пленок с наклонными осями с получено, что критическая плотность тока пленок вдоль наклона уменьшается с понижением ширин до единиц микрон, а перпендикулярно наклону может достигать 1,3×10⁷А/см². Форма вольт-амперных характеристик YBa₂Cu₃O_7-x пленок при токах выше критического I_c хорошо описывается формулой  V = a(I - I_с)^b с величинами индексов b в диапазоне от 2 до 3 в зависимости от наклона оси с пленки и температуры отжига подложек в атмофере кислорода.

Ключевые слова: высокотемпературная сверхпроводимость, эпитакисиальные пленки, джозефсоновские переходы.

Abstract. Effects of technological parameters on electrical and structural properties of epitaxial YBa₂Cu₃O_7-x thin films have been studied. The YBa₂Cu₃O_7-x thin films were fabricated by dc sputtering and intended to be used as base electrodes of Josephson junctions.  The parameters of chemical and thermal treatments of NdGaO₃ substrates were found, which guarantee the high, up to 5⋅10⁶А/сm² at the temperature of 78K, values of the critical current densities for the c-axis YBa₂Cu₃O_7-x thin films with the widths of a few micrometers. In the case of the YBa₂Cu₃O_7-x films with tilted c-axes, the critical current density in the direction of the tilt decreased with a decrease of the film width and in perpendicular direction reached the values up 1.3⋅10⁷А/см².  Voltage-current characteristics of the YBa₂Cu₃O_7-x films above the critical currents I_c were found to be good described by an equation V = a(I - I_с)^b, where the b-indexes were ranging from 2 to 3 depending on the c-axis tilt  and the temperature of substrate annealing in oxygen.

Keywords: high temperature superconductivity, epitaxial thin films, Josephson junctions.