초록 ▼

에너지 분야에 혁신적인 기술혁명을 일으킬 고온용 초전도 재료의 개발이 부분적으로 성공함에 따라 국내에서의 소재개발 및 실용화 기술개발이 시급하게되었다. 특히, 고온 초전도 박막은 NMR-CT, SQUID, IR sensor 및 supercomputer 등에널리 응용될 수 있다. 반도체 소자에 고온 초전도 박막을 응용하기 위해서는 충분히 큰(Jc>106 A/㎠) 임계전류밀도(Critical Current Density)를 갖어야 하는데, Berry등이 조작이간편하며, 장치비가 적게 들고 대량생산이 용이한 CVD(Ch

에너지 분야에 혁신적인 기술혁명을 일으킬 고온용 초전도 재료의 개발이 부분적으로 성공함에 따라 국내에서의 소재개발 및 실용화 기술개발이 시급하게되었다. 특히, 고온 초전도 박막은 NMR-CT, SQUID, IR sensor 및 supercomputer 등에널리 응용될 수 있다. 반도체 소자에 고온 초전도 박막을 응용하기 위해서는 충분히 큰(Jc>106 A/㎠) 임계전류밀도(Critical Current Density)를 갖어야 하는데, Berry등이 조작이간편하며, 장치비가 적게 들고 대량생산이 용이한 CVD(Chemical Vapor Deposition)방법으로 Y-Ba-Cu-O계 초전도 박막을 최초로 제조한 이래, 최근 화학증착법을 이용한 박막제조가 국내외에서 괄목할 성과를 거두고 있다. 한편, 전자소자 분야에의 응용을 가속화하기위해서는 전자회로에 쓰이는 기본물질인 Si 기판에 고온 초전도 박막을 증착시킬 필요가 있지만, Si 기판에 직접 고온 초전도 박막을 증착시킬 경우에는 아직까지 만족할 만한 결과를얻지 못하고 있는 실정이다. 그 이유는 Si 기판과 초전도 박막 사이의 확산, 또는 화학반응 때문인데, 이를 극복하기 위해서는 저온증착이 요구된다.본 연구에서는 가장 안정된 초전도상인 Y계 고온 초전도 박막을 화학증착법을 이용하여 기존의 증착온도보다 저온에서 Si 기판에 직접 고온 초전도 박막을 증착시켰다. CVD방법으로 제조한 시편은 X-선 회절분석, 전기저항측정 및 주사전자현미경을 통하여 결정구조, 전기적특성 및 표면미세구조 등을 관찰함으로써 효율적으로 연구를 수행하였다.화학증차법을 통하여 650℃의 증착온도와 0.0126 Torr의 산소분압인 증착조건에서 원료물질로 β-diketonates 킬레이트 화합물로 사용하여 Si(111) 및 MgO(100) 기판에YBa2Cu3Oy 고온 초전도 박막을 제조하였다. 제조된 박막의 Tc.onset은 91K로 비슷하였으나 Tc.0는 MgO(100) 및 Si(111)에 증착된 초전도 박막은 2차원적으로 배열된 미세구조를갖고 있는 반면, Si(111)에 증착된 초전도 박막은 상대적으로 무질서한 미세구조를 형성하였다.

Abstract ▼

The development of high Tc superconducting materials, whichhave the potential of energy innovation, has been carried out with a partial success andthen strongly required to develop the application technique and to elaborate a newsuperconducting materials. Among a number of possible

The development of high Tc superconducting materials, whichhave the potential of energy innovation, has been carried out with a partial success andthen strongly required to develop the application technique and to elaborate a newsuperconducting materials. Among a number of possible applications of hightemperature superconducting material, the thin film to make microelectronic devices isrequired to have sufficiently high critical current density (Jc>106 A/㎠). Presently, theChemical Vapor Deposition(CVD) method has achieved a remarkable success throughepitaxial growing of superconducting thin film by CVD. To accelerate its possibility inmicroelectronics it would be best to be able to the most popular substrate, that is, Si.However, a direct deposition has not been successful mainly due to a high diffusion orchemical reaction between substrate and superconductor. To overcome thosedifficulties, low temperature deposition has been demanded.In this research, therefore, the most stable Y-Ba-Cu-O thin films were preparedby thermal CVD at low deposition temperature. In the first year, the fabrication ofY-Ba-Cu-O thin film by CVD method was investigated to establish the preparationtechnique of superconducting thin film on various ceramic substrates (MgO(100),SrTiO3(100). In the second year, Y-Ba-Cu-O thin films directly deposited on Sisubstrate and analyzed by XRD, SEM respectively.Superconducting YBa2Cu3Oy thin films were prepared at the deposition temperatureof 650℃ under oxygen partial pressure of 0.0126 Torr on Si(111) and MgO(100)substrates by chemical vapor deposition technique using β-diketonates of Y, Ba and Cuas source materials. All films had a similar Tc.onset of 91K but the films onMgO(100) and Si(111) substrates had a different zero-resistance Tc of 87K and about75K, respectively. Two-dimensionally well alligned microstructure was developed forthe film deposited on MgO(100) substrate whereas a relatively randomly distributedmicrostructure was developed for the film prepared on Si(111) substrate.

목차 Contents

• 1. 서 론...7
• 2. 연구방법 및 이론...10
• 2-1. 이론적 배경...10
• 2-2. 실험장치...13
• 2-3. 원료물질 및 기판준비...13
• 2-4. 실험방법...16
• 2-5. 화학증착반응...16
• 2-6. 측정방법...19
• 3. 결 과...25
• 3-1. 세라믹 기판에서 YBaCuO계 고온 초전도 박막의 제조...25
• 3-2. Si(111) 기판에서 YBaCuO계 초전도 박막의 제조...25
• 4. 고 찰...35
• 5. 결 론...36
• 6. 인용 문헌...37