Laserdeposition und In-situ-RHEED Untersuchungen von YBa2Cu3O7 als Grundlage für die Präparation von Mehrlagenbauelementen

Das Wachstum von supraleitenden Schichten als Grundlage für Josephson-Kontakte aus YBa2Cu307 stellt noch immer eine große Herausforderung an die epitaktische Qualität der Schichten dar. Da der Herstellungsprozess äußerst komplex ist, verhindert er eine kommerzielle Verwendung dieser Materialien. Ziel dieser Arbeit ist es, das Wachstum von Materialien, wie sie bei der Herstellung von Josephson-Kontakten in Rampengeometrie benutzt werden, mittels RHEED (Reflection High Energy Electron Diffraction) bereits während des Aufwachsens zu untersuchen.
Dazu wurde zunächst ein Rezipient konstruiert, in dem ein RHEEDSystem integriert ist und der es ermöglicht, während der gepulsten Laserdeposition das Wachstum oxidischer Schichten bei hohen Sauerstoffdrücken zu analysieren. Damit wurden Wachstum und Herstellung dünner Schichten aus SrTiO3, YBa2Cu307, PrBa2Cu307 und ZnO auf SrTiO3 (001) untersucht. Um diese Materialien mit hoher Qualität abscheiden zu können, wurde eine Substratvorbehandlung eingeführt, um atomar glatte Oberflächen zu erhalten. Außerdem wurden Substrate mit definiert großem Fehlschnittwinkel und solche mit strukturierten Oberflächen benutzt.
Die Untersuchungen erlauben, die epitaktische Qualität der Schichten schon während der Herstellung zu beurteilen. Ferner geben sie einen Einblick in die Empfindlichkeit des Wachstums auf veränderte Herstellungsbedingungen. Es konnte gezeigt werden, dass RHEED auch beim Wachstum auf angeätzten Oberflächen benutzt werden kann, um Schichtdicken exakt zu bestimmen und das Wachstum zu kontrollieren.