Çok katlı süperiletken YBCO ince filmlerin srtio3 ara-katmanlar kullanılarak üretilmesi
Çok katli süperiletken YBCO i̇nce filmlerin srtio3 ara-katmanlar kullanilarak üretilmesi
Yazar: YİĞİTCAN UZUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İLBEYİ AVCI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Çok katlı süperiletken ince film yapıları, süperiletken mikro-elektronik aygıtlar için çok önemli olmasıyla birlikte, YBa2Cu3O7-x  (YBCO) gibi yüksek sıcaklık süperiletkenleri kullanılarak elde edilmesi oldukça zordur. YBCO ince filmler kullanılarak üretilen çok katmanlı yapılar, birçok tampon tabakalar üzerine süperiletken tek YBCO ince film katmanının eklenmesiyle elde edilmiştir. Bu çalışmada ise birden fazla süperiletken YBCO ince filmler, SrTiO3 (STO) ara katmanlar ile birbirlerinden yalıtılarak çok katmanlı süperiletken ince film yapısı üretilmiştir. YBCO ve STO ince film büyütme işlemleri sırasıyla dc ve rf magnetron püskürtme teknikleri için optimize edildi ve tek kristal (100) STO altıklar üzerine üretim gerçekleştirildi. YBCO ince filmlerin süperiletkenlik özellikleri, ac manyetik suseptibilite ve dc direnç – sıcaklık ölçümleriyle test edildi. Üretilen yapının aygıt uygulamalarında kullanılabilirliğini test etmek için, en üst YBCO katman mikro-köprüler şeklinde desenlendi ve bu aygıtın çok katmanlı yapı üzerindeki akım-gerilim performansı analiz edildi. Geliştirilen süperiletken çok katmanlı yapıları bir uygulama içerisinde gözlemleyebilmek için 3-katmanlı YBCO/STO/YBCO yapısı üretildi. Üst YBCO ince film, mikro aygıt şeklinde desenlendi ve alt katmanda bulunan süperiletken YBCO ince filmin bu mikro aygıt üzerindeki manyetik kalkan performansı farklı büyüklerlerde uygulanan dış manyetik alanlar altında test edildi.

Abstract:
Multilayer thin film structures are attractive for superconducting microelectronics, but they are difficult to achieve on high Tc superconductors such as YBa2Cu3O7-x (YBCO) thin films. The conventional process has been based on fabricating the YBCO thin films on multiple buffer layers resulting in a single superconducting upper layer on a multilayer-type structure, here we present a full fabrication process for the growth of a multilayer superconducting thin film structure that contains multiple superconducting YBCO thin film layers separated by SrTiO3 (STO) interlayers in sandwich-type configuration. The deposition process was optimized for dc and rf magnetron sputtering techniques for the deposition of YBCO and STO thin films respectively. An YBCO/STO/YBCO/STO/YBCO type configuration was fabricated on a commercial single crystal (100) STO substrate by precisely tuning the deposition process parameters. Superconducting properties of YBCO layers were tested by ac magnetic susceptibility and resistances versus temperature measurements after the deposition of each additional layer. In order to demonstrate potential device application, a microbridge pattern was fabricated onto the top YBCO layer and current – voltage analysis was performed. Additionally a different type of multilayer structure was also fabricated in the form of YBCO/STO/YBCO in order to test magnetic shielding performance of superconducting YBCO thin film on an YBCO microbridge under the various applied external magnetic fields.