Study on the deposition Characteristics of Bi Thin Film

Bi 박막의 성막 특성에 관한 연구

This paper presents Bi thin films have been fabricated by atomic layer-by-layer deposition and co-deposition at an IBS method. The growth rates of the films was set in the region from 0.17 to 0.27 nm/min. MgO(l00) was used as a substrate. In order to appreciate stable existing region of Bi 2212 phase with temperature and ozone pressure, the substrate temperature was varied between 655 and 820 $^{\circ}C$ and the highly condensed ozone gas pressure(PO$_3$) in vacuum chamber was varied between 2.0$\times$10$^{-6}$ and 2.3$\times$10$^{-5}$ Torr. Bi 2212 phase appeared in the temperature range of 750 and 795$^{\circ}C$ and single phase of Bi 2201 existed in the lower region than 785 $^{\circ}C$. Whereas, PO$_3$ dependance on structural formation was scarcely observed regardless of the pressure variation. And high quality of c-axis oriented Bi 2212 thin film with T$_{c}$(onset) of about 90 K and T$_{c}$(zero) of about 45 K is obtained. Only a small amount of CuO in some films was observed as impurity, and no impurity phase such as CaCuO$_2$ was observed in all of the obtained films.lms.

동시 성막법에 의한 저속 성장으로 Bi 2201 및 Bi 2212 박막을 제작하였다. Bi 2212의 조성이 되도록 각 원소를 공급하고 기판 온도 및 산화 가스 압력을 변화시켜 성막을 한 결과 낮은 기판 온도에서는 Bi 2201의 단상이 생성되었으며 75$0^{\circ}C$ 이상이 되면 Bi 2212 상이 생성되었다. 이 중간 온도 영역에서는 Bi 2212와 Bi 2201의 고용체가 생성되고 있음을 해석하였다. 순차 성막법에서 생성막을 평가한 결과 성막이 이루어지고 있는 박막의 가장 표면은 목적 조성으로부터 벗어난 상태에 있으며 결정 구조의 전하 중성 조건을 예상한 곳의 표면은 불안정하다는 것을 알 수 있었다. Bi 2201 상이 생성된 막에서도 순차 성막 과정에 의한 막 생성이라기보다는 오히려 박막 내부에서의 원자 확산 과정에 의해 생성된 것으로 생각된다.