MOCVD 법을 이용한 금속 기판 위에 $Yb_2O_3$ 박막 제조

Fabrication of $Yb_2O_3$ film on metallic substrate by MOCVD method

YBCO 초전도 박막을 제조하기 위해 일반적으로 사용되는 RABiTS공정을 통해 제조된 양축 정렬된 Ni 선재 위에 직접 YBCO를 증착시키려는 시도가 많이 이루어졌다. Ni 위에 직접 증착시킨 YBCO 박막은 c-축으로 정렬되는 온도에서 Ni이 확산되어 YBCO와 반응하여 초전도 물성을 약화시킨다. 이것을 방지하기 위하여 완층층을 먼저 증착을 하는 연구를 시행하였다. 본 연구는 Ni-5at.%W(100) 기판위에 hot-wall type MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)를 이용하여 증착을 실시하였다. 완층층으로는 Ni, YBCO와 각각 4.70%, 3.32%의 lattice mismatch를 갖는 $Yb_2O_3$를 선택하였으며, 증착 조건으로는 온도 $800\;{\sim}\;1000^{\circ}C$, 시간 3 ~ 10min, 증착압력 10 Torr의 조건에서 증착을 행하였다. $Yb_2O_3$를 형성하기 위해 산소를 이용하였으나 $Yb_2O_3$(200) 형성을 방해하는 NiO(111)이 형성되었다. 산소를 대신해 수증기를 이용하여 NiO 상이 없는 $Yb_2O_3$(200)을 형성하였다. 증착 시간과 수증기 압력에 따른 $Yb_2O_3$의 $I_{(200)}/(I_{(111)}+I_{(200)})$의 상대 회절강도비를 XRD (X-ray diffraction)를 이용하였고, 증착된 표면 형상은 SEM(scanning electron microscopy)을 통해 관찰하였다.