[논문]DC reactive sputtering 증착법을 이용한 초전도테이프의 <tex> $Y_2O_3$</tex> 단일완충층 증착

김호섭; 고락길; 오상수; 김태형; 송규정; 하홍수; 양주생; 박유미

DC reactive sputtering 증착법을 이용한 초전도테이프의 $Y_2O_3$ 단일완충층 증착
$Y_2O_3$ single buffer layer deposition using DC reactive sputtering for the superconducting coated conductor 원문보기

김호섭 (한국전기연구원) , 고락길 (한국전기연구원) , 오상수 (한국전기연구원) , 김태형 (한국전기연구원) , 송규정 (한국전기연구원) , 하홍수 (한국전기연구원) , 양주생 (한국전기연구원) , 박유미 (한국전기연구원)

$Y_2O_3$ film was directly deposited on Ni-3at%W substrate using DC reactive sputtering technique. Metallic yttrium was used for DC sputtering target and water vapor was used for oxidizing the deposited metallic Yttrium atoms on the substrate. The window of the water vapor turned out to be broad. The minimum partial pressure of water vapor was determined by sufficient oxidation of the $Y_2O_3$ film, and the maximum partial pressure of water vapor was determined by the non-oxidation of the target surface. As the sputtering power was increased, The deposition rate increased without narrowing the window. The fabricated $Y_2O_3$ films showed good texture qualities and surface morphologies. The YBCO film deposited directly on the $Y_2O_3$ buffered Ni-3at%W substrate showed $T_c$, $I_c$ (77 K, self field), and $J_c$ (77 K, self field) of 89 K, 64 A/cm and 1.l $MA/cm^2$, respectively.

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가설 설정

넷째, 시스템 제작비가 저렴하다. DC sputtering을 사용하므로 고가의 controller가 필요하지 않고 간단하게 정의된챔버를 사용하여 증착이 가능하다.

제안 방법

DC reactive sputtering 증착법을 이용하여 Ni・3% W 기판상에 Y2O₃ 단일완충 층을 증착하였다. DC reactive sputtering 증착법을 이용하여 고속 증착하기 위해서는 금속타겟의 산화를 방지하여야 하며 기판 주위에 충분한 산화 반응 가스의 분압을 유지하여야 한다.
증착 시 수증기 분압이 하한치 보다 낮을 경우 충분히 산화되지 못하고 상한치 보다 높은 경우 타겟의 산화로 인하여 증착률이 감소하였다. PLD 증착법을 이용하여 YBCO 초전도 박막을 증착하고 임계온도 및 임계전류 일도를 측정하였다. 임계온도는 임계온도 89K이었고 임계전류밀도는 1.

이론/모형

본 연구에서는 DC reactive sputtering의 증착법을 사용하였고, 기존 3층 구조에서 벗어난 단일완충 층 구조를 사용하였다-

성능/효과

둘째, 금속타겟을 사용하므로 장시간의 사容에도 변질이 되지 않는다. 금속타겟은 전체가 균일한 금속이므로 장시간의 사용에도 균일한 증착 조건을 보장하여 준다.
셋째, 증착률 및 가스분압이 상당히 안정되어 있다. 고정된 스퍼터링 출력하에서 장시간의 증착에도 증착률의 변화가 거의 없다.
첫째, 세라믹 타겟을 사용하지 않고 금속 타겟을 사용하므로 고속 증착이 가능하다. 현재 120nm/min의 증착률까지 가능하며 얀정된 결정성장을 보이고 있다.

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