Published March 1993 | Version v1
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Pulsed laser deposition of HTSC Bi(Pb)SrCaCuO thin films and buffer layers on silicon substrates and application of solid state mass spectrometry in HTSC research

  • 1. Akademie der Wissenschaften, Leipzig (Germany). Zentralinstitut fuer Isotopen- und Strahlenforschung
  • 2. Akademie der Wissenschaften, Leipzig (Germany). Zentralinstitut fuer Isotopen-und Strahlenforschung
  • 3. Leipzig Univ. (Germany). Sektion Physik

Description

Up to now the deposition of HTSC BiSrCaCuO thin films with Tc(0) ≥ 80 K and jc ≥ 105 A/cm2 was successful only on inert single crystal substrates (for instance perovskites like SrTiO3 and NdGaO3). The task of this project was to investigate the possibilities of Pulsed Laser Deposition of BiSrCaCuO thin films on more reactive silicon substrates with buffer layers. Tc(R=0) of BiSrCaCuO films on silicon with YSZ and SrTiO3 buffer layer was determined to be at least 10 K lower compared to films on inert single crystal substrates due to the necessary high formation temperature of the superconducting perovskite structure. The Tc(0) of 70 K measured by our group is the highest published Tc(0) for the BiSrCaCuO/YSZ/Si system to our knowledge up to now. For the first time HTSC thin film systems were investigated by SNMS depth profiling in more detail. All analysed systems (except on SrTiO3 substrates) showed an onset of the undesired interdiffusion processes at a substrate temperature of 750-800 C. Therefore, a technological application of BiSrCaCuO HTSC thin films on silicon substrates seems to be impossible at present. (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: F94B0031+a.

Abstract (German)

Die Abscheidung von duennen BiSrCaCuO-HTSL-Filmen (2212-Phase) mit Tc(0) ≥ 80 K und jc ≥ 105 A/cm2 gelingt z.Z. nur auf inerten Einkristallsubstraten (z.B. Perowskiten wie SrTiO3 und NdGaO3). Daher sollten in diesem Vorhaben die Moeglichkeiten der Pulsed Laser Deposition PLD von BiSrCaCuO-Filmen auf reaktiveren Si-Substraten mit Pufferschicht untersucht werden. Bedingt durch die notwendige hohe Temperatur zur Bildung der supraleitenden Perowskitstruktur von BiSrCaCuO wurden jedoch bei den Schichtsystemen auf Si-Substrat mit YSZ- und SrTiO3-Diffusionsbarriere wenigstens 10 K niedrigere Tc(0)-Werte gemessen als auf inerteren Einkristallsubstraten. Die erstmals in groesserem Umfang durchgefuehrten SNMS-Tiefenprofilanalysen an den HTSL-Schichtsystemen ergaben bei allen untersuchten Systemen (ausser auf SrTiO3-Substrat) ein Einsetzen der unerwuenschten Interdiffusionseffekte ab 750-800 C Substrattemperatur. Damit scheint eine technologische Anwendung der BiSrCaCuO-Filme auf Si-Substraten zunaechst nicht moeglich zu sein. (orig./MM)

Additional details

Additional titles

Subtitle (English)
Final report
Original title (German)
Laserinduzierte Plasmaabscheidung von HTSL-Bi(Pb)SrCaCuO- und Pufferschichten auf Silizium und Anwendung der Festkoerper-Massenspektrometrie in der HTSL-Forschung
Original subtitle (German)
Abschlussbericht.

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50 p.

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