釔鋇銅氧超導(dǎo)薄膜及其微細(xì)圖形化新方法研究.pdf

1、釔鋇銅氧(YBCO)超導(dǎo)薄膜因具有優(yōu)良的性能而得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,在高溫超導(dǎo)濾波器、紅外探測(cè)器、THz天線等領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。在YBCO超導(dǎo)薄膜的應(yīng)用中,除了制備優(yōu)良的超導(dǎo)薄膜以外,其微細(xì)圖形加工也是一重要的必不可少的加工技術(shù)。高溫超導(dǎo)薄膜的微細(xì)圖形化主要沿用傳統(tǒng)的光刻法,由于YBCO自身的屬性和特點(diǎn),該方法對(duì)薄膜的超導(dǎo)性能有一定的抑制。為了彌補(bǔ)光刻法的不足,人們提出了改性工藝、微掩模制備工藝等方法,但這些方法仍有一定的局限性。因

2、此探討和發(fā)展一種不影響YBCO超導(dǎo)薄膜性能的微細(xì)圖形制備方法具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文提出了一種制備YBCO超導(dǎo)薄膜微細(xì)圖形的新方法,即化學(xué)修飾的Sol-Gel法,在YBCO溶膠中加入化學(xué)修飾劑使溶膠具有紫外感光特性,在紫外光照射下,溶膠及其凝膠薄膜在一些有機(jī)溶劑(如甲醇、乙醇等)中的溶解度大大降低,即未經(jīng)光照區(qū)域和光照區(qū)域的凝膠薄膜在某些有機(jī)溶劑中溶解度存在明顯的差異,利用溶膠的這種感光特性,通過(guò)感光的Sol-Gel工藝可制備

3、YBCO薄膜微細(xì)圖形。本文主要探討了化學(xué)修飾劑(AA、BzAcH)和金屬離子(Cu2+、Y3+)形成配位化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、感光機(jī)理,以及利用感光的Sol-Gel工藝制備薄膜微細(xì)圖形的可行性及其性能。研究結(jié)果表明：以Y、Ba, Cu的醋酸鹽為起始原料,丙烯酸(AA)作為化學(xué)修飾劑,甲醇為溶劑,制備YBCO/AA溶膠。AA和醋酸銅反應(yīng)形成一種銅配位化合物(Cu/AA),具有紫外感光特性,可穩(wěn)定存在于YBCO/AA溶膠和凝膠中?；谌苣z的這種

4、感光特性,利用直接感光的Sol-Gel工藝,可獲得具有微細(xì)圖形的YBCO凝膠薄膜,其圖形的最小線寬為9um。以Cu、Y的醋酸鹽為起始原料,甲醇為溶劑,苯酰丙酮(BzAcH)作為化學(xué)修飾劑,分別制備了透明穩(wěn)定的Cu/BzAc、Y/BzAc兩種溶膠。BzAcH和Cu、Y的醋酸鹽反應(yīng)能形成相應(yīng)的金屬配位螯合物(Cu/BzAc、Y/BzAc),且具有紫外感光性。利用直接感光的Sol-Gel方法對(duì)凝膠薄膜進(jìn)行微細(xì)圖形加工,結(jié)合熱處理過(guò)程,可獲得立

5、方相的CuO, Y2O3薄膜微細(xì)圖形。以Y、Ba、Cu的醋酸鹽為起始原料,苯酰丙酮(BzAcH)作為化學(xué)修飾劑,甲醇為溶劑,制備了透明穩(wěn)定的YBCO/BzAc溶膠。Cu/BzAc、Y/BzAc金屬配位螯合物結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定的存在于YBCO/BzAc溶膠中,使溶膠具有較好紫外感光特性,利用溶膠的這種感光性對(duì)YBCO/BzAc凝膠薄膜進(jìn)行微細(xì)加工,其圖形的最小線寬可達(dá)到3um。以鋁酸鑭(LaAlO3)單晶為基片,采用上述兩種感光溶膠制備YBCO薄