분자선 Epitaxy법에 의해 MgO(100) 및 MgO/Si(111) 기판위에 증착된 YBa_2Cu_3O_7-x 박막의 초전도 및 결정특성(Ⅰ) = Superconductivity and Crystalline Quality of YBa_2Cu_3O_7-x Thin films on MgO(100) and MgO/Si(111) Substrate by Molecular Beam Epitaxy Method

국문 초록 (Abstract)

분자선 Epitaxy법에 의해 MgO(100) 및 MgO/Si(111) 기판위에 기판온도 590℃, chamber압력 9.5×10^-5 Torr의 증착조건에서 YBA_2Cu_3O_7-x (YBCO)박막을 제작하여 초전도 및 결정특성을 조사하였다.
MgO(100) 단결정 기판위에 증착된 YBCO박막은 초전도 전이온도 Tc_zero 86K의 표면이 거칠은 단결정 박막을 재현성있게 얻을 수 있었다. 또한 MgO/Si(111)기판위에 증착된 박막시료의 경우 Tc_zero 75K의 다결정의 결정특성을 나타내었다. XRD분석결과 양쪽시료 모두 기판위에 수직한 c축 배향구조를 나타내었고, rocking curve의 FWHM(Full width at half maximum) 값은 MgO(100)기판위에 증착된 박막이 0.65°로써 더 작은 값을 나타내어 c축 배향성이 개선되었음을 알 수 있었다. SEM에 의해 표면조직을 관찰한 결과 박막표면에 과성장 핵(outgrowth nuclei)이 관찰되었으며, 이는 증착중 a, b축과 c축의 결정성장 속도의 차이에 기인하는 것으로 사려 되었다.
MgO(100) 기판위에 증착된 Tc_zero 83K의 YBCO박막시료의 임계전류밀도(Jc)값은 온도 4.2K 1 Tesla 자장하에서 5.1×10^6A/㎠이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The YBa_2Cu_3O_u-x(YNCO) thin films were grown on MgO(100) and MgO/Si(111) substrate at the substrate temperature of 590℃ and the chamber pressure of 9.5×10^-5 Torr by a molecular beam epitaxy method. The superconductivity and crystalline quality were investigated.
The YBCO film on MgO(10)substrate showed Tc zero 86K with single crystal phase in RHEED observation. Whereas, the YBCO film deposited on the MgO/Si(111) substrate was Tc zero 75K with polycrystalline nature under the same deposition condition.
The X-ray diffraction (XRD) analysis for the both samples showed preferentially c-axis oriented superconducting phases perpendicular to the film surface. The FWHM (Full Width at Half Maximum) of (005) rocking curve for the YBCO film on MgO(100) substrate was 0.65° and was increased to 1.72° when the YBCO film was deposited on MgO/Si(111) substrate. This large value of FWHM means that the degree of preferred orientation was lowered.
The critical current density (Jc) for the films deposited on MgO(100) substrate was found to be 5.1×10^6 A/㎠ at 4.2K and 1 Tesla in applied magnetic field.