일반기술

사파이어 기판을 이용한 와이비씨오 박막의 형성방법

본 발명은 사파이어 기판 위에 CeO2 박막을 완충층으로 사용, 펄스 레이저 증착방법(Pulsed Laser Deposition : PLD)으로 CeO2 박막과 YBCO 박막을 in-situ방법으로 적절한 조건에서 증착하여 고품질의 고온 초전도박막을 제작하는 것이다. 산소 1기압, 1050 ℃에서 5시간 열처리된 사파이어 기판을 은 접착제로 기판홀더에 붙이고, 300 ℃까지 온도를 서서히 증가시켜 은 접착제를 충분히 말린다. 기판홀더를 증착챔버에 넣고 터보펌프로 1×10-5 Torr이하까지 진공을 만들면서 기판홀더의 온도를 소정의 온도까지 증가시킨다. 기판온도를 증착할 온도까지 올리고 기판홀더 전체의 온도가 평행상태가 되도록 10분 정도 기간을 둔다. 산소분압 (10～200 mTorr)과 레이저에너지밀도 (0.8～2.0 J/㎠)를 조절하고, CeO2 타켓에 레이저 빔을 입사시켜 CeO2 박막을 증착한다. YBCO 박막의 증착조건 (기판온도 (795 ℃), 산소분압 (400 mTorr), 레이저 에너지밀도 (1.2 J/㎠))으로 조절한다. 타겟의 위치를 바꾸어 YBCO 타겟에 레이저 빔을 입사하게 하여 YBCO 박막을 증착한다. 이들 박막의 두께는 레이저 빔이 입사되는 시간으로 제어한다. CeO2와 YBCO 박막을 증착하고, 챔버내에 산소를 1기압으로 채우고, 기판온도를 500 ℃가 되게 한다. 500 ℃에서 1시간 열처리하고 상온까지 서서히 온도를 내린다. 본 발명의 공정으로 제조한 YBCO 박막의 초전도 측성을 조사한 결과 임계온도는 89.5 K, 임계전류밀도는 3.2×106 A/㎠이상으로 고품질의 YBCO 박막임을 알 수 있었다. 본 발명은 사파이어 기판 위에 CeO2 박막을 완충층으로 사용, 펄스 레이저 증착방법(Pulsed Laser Deposition : PLD)으로 CeO2 박막과 YBCO 박막을 in-situ방법으로 적절한 조건에서 증착하여 고품질의 고온 초전도박막을 제작하는 것이다. 산소 1기압, 1050 ℃에서 5시간 열처리된 사파이어 기판을 은 접착제로 기판홀더에 붙이고, 300 ℃까지 온도를 서서히 증가시켜 은 접착제를 충분히 말린다. 기판홀더를 증착챔버에 넣고 터보펌프로 1×10-5 Torr이하까지 진공을 만들면서 기판홀더의 온도를 소정의 온도까지 증가시킨다. 기판온도를 증착할 온도까지 올리고 기판홀더 전체의 온도가 평행상태가 되도록 10분 정도 기간을 둔다. 산소분압 (10～200 mTorr)과 레이저에너지밀도 (0.8～2.0 J/㎠)를 조절하고, CeO2 타켓에 레이저 빔을 입사시켜 CeO2 박막을 증착한다. YBCO 박막의 증착조건 (기판온도 (795 ℃), 산소분압 (400 mTorr), 레이저 에너지밀도 (1.2 J/㎠))으로 조절한다. 타겟의 위치를 바꾸어 YBCO 타겟에 레이저 빔을 입사하게 하여 YBCO 박막을 증착한다. 이들 박막의 두께는 레이저 빔이 입사되는 시간으로 제어한다. CeO2와 YBCO 박막을 증착하고, 챔버내에 산소를 1기압으로 채우고, 기판온도를 500 ℃가 되게 한다. 500 ℃에서 1시간 열처리하고 상온까지 서서히 온도를 내린다. 본 발명의 공정으로 제조한 YBCO 박막의 초전도 측성을 조사한 결과 임계온도는 89.5 K, 임계전류밀도는 3.2×106 A/㎠이상으로 고품질의 YBCO 박막임을 알 수 있었다.