Способ изготовления сверхпроводящей пленки со структурой а15

 

Изобретение относится к области сверхпроводимости, в частности к изготовлению пленочных токонесущих элементов . Целью изобретения является улучшение токонесущей способности пленочного сверхпроводника. Поставленная цель достигается выбором соотношения компонентов сплава. Благодаря этому пленка корденсируется в жидком состоянии. Затем увеличивают температуру подложки до превышения упругости.пара легкоплавкой компоненты 1,0.10 Па. При этом избыток этой составляющей сплава испаряется. Q (О (Л го со СП 4ik Од 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Н 01 L 39/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1 Й (21) 3937907/31-25 (22) 18.06.85 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (71) Иосковский инженерно-физический институт (72) В.А. Колясников, А.Ю. Ионов и С.В. Антоненко (53) 621.326(088.8) (56) Патент США № 3674553, кл. 427/062, опублик. 04.07.72.

Авторское свидетельство СССР № 344546, кл. Н 01 L 39/12, 16.12.70.

Hammond R.Н. Electron Beam Evaporation Synthesis of A15 Superconducting Compounds Accomplishments and

Prospects. " IEEE Trans ou Magnetics, 1975, VII, ¹ 2, р. 20-207.

„„SU„„1295468 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ СО СТРУКТУРОЙ А15. (57) Изобретение относится к области, сверхпроводимости, в частности к изготовлению пленочных токонесущих элементов. Целью изобретения является улучшение токонесущей способности пленочного сверхпроводника. Поставленная цель достигается выбором соотношения компонентов сплава. Благодаря этому пленка корденсируется в жидком состоянии. Затем увеличивают температуру подложки до превышения упругости. пара легкоплавкой компоненты 1,0.10 Па. При этом избыток этой составляющей сплава испаряется, 1295468

Изобретение относится к области сверхпроводимости, н частности к изготовлению пленочных токонесущих элементов для линий электропередачи и обмоток сверхпроводящих магнитов и 5 криоэлектронных интегральных схем.

Целью изобретения является улучшение токонесущей способности сверхпроводника.

Пленку изготовляют следующим образом.

Пленку, состоящую из двух элементов, образующих сверхпроводник типа

АзВ со структурой А15 (например ИЬ Ян, Ч Са и др), наносят на подложку из изолирующего материала (сапфир, кварц, окисленный кремний) или металла с испарением компонентов в вакууме или плазменным распылением (катодное, магнетронное) мишени, составленной

20 иэ обоих компонентов, в таком соотношении, что состав слоя по диаграмме состояний близок к однофазной области А15, но находится в области со- >< единения с избытком легкоплавкой компоненты, не эатвердевающей при температуре его нанесения. Поскольку слой не кристаллизуется, то отсутствует для роста зерен прибавлением кристаллографических плоскостей с определенным, наиболее выгодным, набором индексов. Но достижении требуемой толщины температуру подложки повышают до уровня, при котором упру- гость паров более легкоплавкой компо35 ненты (Бп, Са или др) становится достаточной для заметного ее испарения (> 1 ° 10 Па) и может формироваться

3 соединение А В. При небольшой продол- с жительности испарения состав сдвига-, ется к стехиометрическому в соответствии с формулой А В, и слой кристаллизуется с образованием структуры А15.

Причем кристаллизация происходчт по всему объему пленки беэ определенной направленности, поэтому не наблюдается преимущественной ориентации зерен, а размер зерна оказывается меньшим в сравнении со случаем прямой кристаллизации иэ пара

В результате саморегулирования состава, близкого к стехиометрическому и однородного по объему, образующийся слой имеет высокую критическую температуру, узкий температурный диапазон перехода к сверхпроводимости (60,1 К) и большую плотность критического тока с меньшей зависимостью от магнитного поля из-эа более высокой концентрации центров пиннинга.

Согласно изобретению могут быть изготовлены также пленки трехкомпонентных соединений (Nb-А1.-Ge, Nb-Ge-Ga, V-Ге-Ga и др.), кристаллизующиеся в виде решетки А15, с аналогичным улучшением свойств. Поскольку двух- или трехкомопнентные соединения А В в за3 нисимости от входящих в них компонентов имеют свои фазовые диаграммы, то

"c конкретные составы пленок и температуры двух стадий способа различаются по численным значениям, отражая принципиально общие фазовые превращения.

Пример. Изготовляют пленку

Nb Sn. Слой наносят магнетронным распылением мишени, представляющей собой диск иэ ниобия, н котором н радиально размещенных углублениях вплавлено олово, так что соотношение

Nb/Sn по площади н области распыления составляет 2,2-2,5. С учетом коэффициентов распыления (для ниобия

0;55; для олова 1„,2) на подложке осаждают слой с атомным составом Nb/Sn

«I-1,15, что соответствует соединению

Nb Sn с избытком олова в "-5 ат.X. б 5

По диаграмме состояний Nb-Бп жидкая фаза .существует при атомном содержании олова более 45Х и температуре более 845 С. Таким образом, на подложке, нагретой до 850 С, растет некристаллизонанный слой до требуемой толщины с постоянным соотношением компонентов. Осаждение прекращают и температуру подложки увеличивают до 900 С,,при этом парциальное давление олова,цостигает величины 1,3»

-3

° 10 Па. Отжиг в течение 1 ч приводит к изменению соотношения Nb/Sn в пленке, а по достижении стехиометрического состава Nb Sn пленка кристаллизуется, после чего испарение олова заметно ослабляется.

Формула изобретения

Способ изготовления сверхпронодящей пленки со структурой А15 заключающийся в вакуумном испарении компонентов и конденсации их на подложку, нагретую до температуры кристаллизации фазы А15, о т л и ч а ю щ и йс я.тем, что,.с целью улучшения токонесущей способности сверхпроводящей пленки, соотношение компонентов при

1295468

Составитель А. Серебряков

Техред В. Кадар

Корректор В. Бутяга

Редактор И. Николайчук

Заказ 624/59 Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 конденсации такова, что пленку кон-. денсируют в жидком состоянии, после чего температуру подложки поднимают пока упругость пара более легкоплавкой составляющей не превысит 1,0 "

«10 Па.