ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 538.97
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-137-143
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Развитие современной техники и микроэлектроники вызывает необходимость совершенствования методов получения и обработки тонкопленочных сверхпроводящих микро- и наноструктур, в том числе YBa2Cu3O7-x (YBCO)-пленок. Это обуславливает актуальность задачи формирования сверхпроводящих пленок YBCO на подложках титаната стронция толщиной более 50 нм. Используемые методы. Для формирования тонкопленочных микроструктур в работе применялась многофункциональная универсальная установка лазерной литографии с твердотельным лазером Nd:YAG с длинами волн излучения 532 и 1064 нм. Новизна. Впервые обнаружены пороговые плотности мощности, при которых происходит плавление и фотоабляция пленки. Выявлено, что при длине волны λ = 532 нм лазерного излучения порог лазерной абляции для YBCO-пленок толщиной от 30 до 200 нм достигается при значении плотности энергии 1,36 Дж/см2. Для YBCO-пленок толщиной 100 нм при λ = 1064 нм лазерного воздействия порог лазерной абляции составляет 1,44 Дж/см2. Установлено, что для инфракрасного лазерного излучения тонкопленочные покрытия толщиной менее чем 40 нм становятся прозрачными, что является препятствием для создания микроструктуры на их основе. Результат. Определены оптимальные значения плотности энергии лазерного излучения для формирования границы фотоабляции YBCO-пленки. Обнаружены пороговые плотности энергии, при которых происходит плавление пленки. Практическая значимость. Пороговое значение плотности энергии для формирования качественной границы фотоабляции пленок при длине волны 532 нм оказалось равным 1,36 Дж/см2. Это указывает на то, что тонкие пленки YBCO имеют высокий коэффициент поглощения данного излучения, что делает возможным формирование микроструктур в широком диапазоне толщин.
Ключевые слова
сверхпроводящие структуры, лазерное воздействие, плотность энергии, YBCO-пленки, лазерная литография
Для цитирования
Особенности взаимодействия наносекундного лазерного излучения с YBCO-пленками / Позыгун И.С., Серопян Г.М., Сычев С.А., Федосов Д.В., Теплоухов А.А., Семенюк Н.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №3. С. 137-143. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-3-137-143
1. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
2. Шугуров А.Р., Панин А.В. Механизмы генерации напряжений в тонких пленках и покрытиях // Технология. Физика. 2020. №65. С. 1881-1904.
3. José M De Teresa. Nanoscale direct-write fabrication of superconducting devices for application in quantum technologies // Materials for Quantum Technology. 2023, vol. 3(1), pр. 1-9.
4. Lee Y.H., Schneiderman J. Focus on SQUIDs in Biomagnetism // Superconductor Science and Technology. 2018, vol. 31(8), p. 080201.
5. Investigation of the Parameters of Superconducting and Insulating Elements of Structures Obtained on YBCO Films by Master Mask with Decreasing Their Size / D.V. Masterov, S.A. Pavlov, A. Parafin [et. al] // Physics of the Solid State. 2021, vol. 63(10), pp. 1480-1484.
6. On a Possibility to Fabricate YBCO Bridges with the Perfect Surface, Critical Temperature over 88 K and Critical Current Density up to 5×106 A/cm2 / D.V. Masterov, S.A. Pavlov, A. Parafin [et. al] // Physics of the Solid State. 2020, vol. 62(9), pp. 1562-1566.
7. Обнаружение второй гармоники фазовой зависимости сверхпроводящего тока в гетеропереходах Nb/Au/YBCO / Ф.В. Комиссинский, Г.А. Овсянниковa, Е. Ильичёв и др. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2001. Т. 73. №7. С. 405-409.
8. High-Tc superconducting Josephson mixers for terahertz heterodyne detection / M. Malnou, C. Feuillet-Palma, C. Ulysse [et. al] // Journal of Applied Physics. 2014, vol. 116, pp. 074505-074505.
9. Влияние ионного облучения на электронный транспорт в тонких пленках YBCO / А.В. Антонов, Д.В. Мастеров, А.Н. Михайлов и др. // Физика твердого тела. 2022. Т. 64. №9. С. 1162-1168.
10. Вопилкин Е.А., Востоков Н.В., Парафин А.Е. Исследование свойств края полосковой структуры из высокотемпературного сверхпроводника // Микросистемная техника. 2003. №4. С. 10.
11. Формирование высокотемпературных сверхпроводящих слоев на границах несверхпроводящих фаз / М.И. Петров, С.И. Попков, К.Ю. Терентьев и др. // Письма в Журнал технической физики. 2020. Т. 46. №20. С. 11-14.
12. Взаимодействие наносекундного лазерного излучения с поверхностью монокристаллического титаната стронция / И.С. Позыгун, Г.М. Серопян, И.Р. Султанов и др. // Журнал технической физики. 2017. Т. 87. №8. С. 1261-1263.
13. Оптические свойства сверхпроводящих пленок YBCO, BSCCO, TBCCO в видимой и ближней инфракрасной части спектра / С.И. Тютюнников, В.Н. Шаляпин, Н.И. Балалыкин и др. Дубна: ОИЯИ, 1995. 10 с.
14. Термические эффекты в аморфных слоях YBaCuO при взаимодействии с лазерным излучением высокой мощности / В.Д. Окунев, В.А. Исаев, P. Gierlowski // Письма в Журнал технической физики. 2005. № 14. С. 22-29.