Microstructure of a high Jc, laser-ablated YBa2Cu3O7−δ/sol–gel deposited NdGaO3 buffer layer/(001) SrTiO3 multi-layer structure

Yang, Chih Yu; Ichinose, Ataru; Babcock, S.E.; Morrell, Jonathan S.; Mathis, John E.; Verebelyi, D. T.; Paranthaman, M.; Beach, David B.; Christen, D. K.

doi:10.1016/s0921-4534(99)00624-3

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“…A great deal of effort has been made for the epitaxial growth of these perovskite oxide materials on a variety of substrates. After the discovery of high temperature superconductors, which belong to the perovskite family, many perovskite dielectric materials have been extensively studied for their use as interlayer/barrier layer for high temperature superconductors [1][2][3][4][5][6][7][8]. For the selection of any material for its use as an interlayer/barrier layer, the chemical compatibility of materials with the superconductor at the processing temperature is crucial [9][10][11][12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The growth and characterization of epitaxial Ba₂NdTaO₆dielectric ceramic thin films on (100) SrTiO₃

Kurian

Takahashi

Amemura

et al. 2002

J. Phys. D: Appl. Phys.

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Ba2NdTaO6 (BNTO) dielectric ceramic thin films were grown on (100) SrTiO3 by pulsed laser deposition technique. The optimum growth conditions for the epitaxial growth of BNTO on single crystal SrTiO3 have been established. The BNTO films were characterized by θ–2θ, ω-scan and ϕ-scan measurements using a four-axis x-ray diffractometer and the surface morphology studied by atomic force microscopy. The films grown under the optimized conditions were epitaxial with (00l) orientation and were in-plane aligned. The BNTO films grown under the optimized deposition condition were smooth with a root mean square roughness of 2 nm for a 2 μm×2μm area. The dielectric properties of the BNTO films measured using impedance analyser show that the dielectric constant and loss factor values agree with the values reported for the bulk BNTO in the literature.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The growth and characterization of epitaxial Ba₂NdTaO₆dielectric ceramic thin films on (100) SrTiO₃

Kurian

Takahashi

Amemura

et al. 2002

J. Phys. D: Appl. Phys.

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“…They are textured silver, 1,2 ion-beam-assisted deposition (IBAD), 3 inclined substrate deposition (ISD), 4 rolling-assisted biaxially textured substrate (RABiTS), 5 and surface oxidation epitaxy (SOE) of nickel tape. [12][13][14][15][16][17][18] Among these processes, CSD is one of the most productive because of availability of superconducting and buffer films without use of a high-vacuum apparatus. For applying suitable coat-ings of buffer material on substrates with epitaxial relationship, several methods are available, which include sputtering, 7 electron-beam evaporation, 8 laser ablation, 9 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), 10,11 and chemical solution deposition (CSD), which includes the sol-gel method and metalorganic decomposition (MOD).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…6 In most cases, it is necessary to form epitaxial buffer layers on these metal tapes because of the problems due to compatibility and chemical instabilities at the interface between the superconductor layer and the metal substrates. 12 Shoup et al fabricated LaAlO 3 film on SrTiO 3 by the sol-gel method, 13 and Ng et al tried to prepare LaAlO 3 film on various single-crystalline substrates using mixed-metal nitrates as staring materials. [12][13][14][15][16][17][18] Among these processes, CSD is one of the most productive because of availability of superconducting and buffer films without use of a high-vacuum apparatus.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Solid-phase epitaxial growth of oxide buffer materials for Rba₂Cu₃O_7−y(R: rare earth and Y) superconductor

2000

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We prepared various oxide buffer films on single-crystalline oxide substrates using chemical solution deposition to investigate general interfacial problems of buffer layers for coated conductors, such as epitaxial relationships between buffer material and the substrate. We found that (i) interfaces between the films and the substrates having the same crystal structure were compatible, even in a range of misfit value up to 7%, showing in-plane alignment; however (ii) interfaces between the films and substrates of other combinations of interface structures, with and without occupying tetragonal sites, narrow the range of the epitaxial growth. The former results (i) can be explained by the arrangement of oxygen ions, but for the latter cases (ii), cation arrangement is also important in forming a compatible interface as well as an anion arrangement. The general tendency is largely explained by the ionic arrangement at the interface. The interface structure becomes unstable by the electrostatic repulsive force since the distance between cations at the interface becomes shorter than that in each original crystal structure.

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“…1 SrTiO 3 [34,35,36,37,38,39,40,41,42,43], BaTiO 3 [44,45,37,46,47,40,41,42], CeO 2 [48,40,49,50,51,52,53,54,55], YSZ [40,56,14,13,57,58,59,54,55], BaZrO 3 [60,36,40], LaAlO 3 [11,36,61,40], Ba x Sr 1−x TiO 3 [62,63], NdAlO 3 [11], GdAlO 3 [11], YAlO 3 [11], NdGaO 3 [11,64], La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 [65,…”

Section: Metallorganische Dekomposition (Mod) Als Methode Zur Schicht...mentioning

confidence: 99%

Herstellung und Charakterisierung metallorganisch deponierter Pufferschichten für YBa2Cu3O7

Jarzina¹

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Eine interessante Eigenschaft von Supraleitern ist es, daß ihr elektrischer Widerstand unterhalb einer kritischen Temperatur T c verschwindet. Dadurch ergeben sich faszinierende Anwendungsmöglichkeiten in der Energie-und Meßtechnik. Schon heute werden in einigen Spezialanwendungen, die hohe Magnetfelder erfordern, wie Kernspintomographen und NMR, Supraleiter als Stromleiter zur Magnetfelderzeugung eingesetzt. Seit der Entdeckung im Jahr 1911 [1] ist Supraleitung daher Gegenstand intensiver Forschung. Allerdings war die technische Einsetzbarkeit aufgrund der niedrigen Sprungtemperaturen von 23.2 K in Nb 3 Ge sehr begrenzt. Mit der Entdeckung der Hochtemperatursupraleitung (HTSL) im System La 1.85 Sr 0.15 CuO 4 [2] (T c ≈ 35 K) im Jahr 1986 und der darauffolgenden Entdeckung von Supraleitung bei 92 K in YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO) [3] ergaben sich durch die Kühlbarkeit mit flüssigem Stickstoff (Siedetemperatur 77 K) kostengünstigere und energiesparende Kühlverfahren. Eine Besonderheit der Kuprat-Hochtemperatursupraleiter ist die Anisotropie ihrer stromtragenden Eigenschaften: Der Stromtransport findet in zweidimensionalen CuO 2 -Ebenen statt, die für gute stromtragende Eigenschaften parallel zur Richtung des Stromes ausgerichtet sein müssen. Darüberhinaus unterdrücken Korngrenzen im Supraleiter aufgrund der kleinen Kohärenzlänge in den HTSL die Stromtragfähigkeit. Die beobachteten Stromdichten in einkristallinen YBCO-Filmen von 5•10 6 A/cm 2 (77 K) werden für große Korngrenzwinkel um zwei bis drei Größenordnungen reduziert [4]. Gute supraleitende Eigenschaften lassen sich dadurch nur in einkristallinen oder nahezu einkristallinen Materialien erzielen. Bei den supraleitenden Bandleitern der zweiten Generation, den Coated Conductors, wird ein nahezu einkristalliner YBCO-Film durch epitaktisches Wachstum auf einem texturierten Substrat hergestellt. Die verwendeten YBCO-Schichtdicken liegen im Bereich von 1500-3000 nm. Dabei kommen zwei verschiedene Substrattypen zum Einsatz: • RABiTS [5]: hier werden durch Rekristallisation verformter Ni-Bänder biaxiale Texturen eingestellt. Nach Deposition epitaktischer Pufferschichten wie beispielsweise CeO 2 oder Yttrium-stabilisiertem Zirkondioxid (YSZ) wird der YBCO-Film mit gepulster Laserdeposition, Koverdampfen, MOCVD, MOD oder dem TFA-Prozeß abgeschieden. • IBAD: Mit ionenstrahlunterstützter Deposition (Ion-Beam-Assisted-Deposition (IBAD)) [6] können zwangstexturierte Funktionsschichten (z.B. IBAD-YSZ) mit einer biaxialen Textur auf polykristallinen, metallischen Substraten hergestellt werden, die sich dann als epitaktische Unterlage für die Abscheidung eines YBCO-Filmes eignen. Bei diesem Verfahren wird während der Deposition von YSZ durch Ionenstrahlsputtern mit einem zweiten Ionenstrahl unter schrägem Einfall die Schicht beschossen. Dadurch bildet sich eine biaxiale Textur, wobei der Grad der Texturierung mit wachsender Schichtdicke zunimmt [7].Bestandteil der Pufferarchitektur (Abb. 1.1) sind bei beiden Konzepten keramische Schichten wie YSZ und CeO 2 . Diese dienen als Texturv...

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Microstructure of a high Jc, laser-ablated YBa2Cu3O7−δ/sol–gel deposited NdGaO3 buffer layer/(001) SrTiO3 multi-layer structure

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The growth and characterization of epitaxial Ba₂NdTaO₆dielectric ceramic thin films on (100) SrTiO₃

The growth and characterization of epitaxial Ba₂NdTaO₆dielectric ceramic thin films on (100) SrTiO₃

Solid-phase epitaxial growth of oxide buffer materials for Rba₂Cu₃O_7−y(R: rare earth and Y) superconductor

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