Projet de recherche SU/01 (Action de recherche SU)
Le projet est coordonné par le Prof. Y. BRUYNSERAEDE.
1. Objectifs:
Le projet aborde les problèmes les plus importants de la physique des supraconducteurs à haute température, qu'ils soient de nature fondamentale ou appliquée. Il associe huit laboratoires de physique, de génie des matériaux et de microélectronique disposant d'une expérience considérable dans l'étude des phénomènes de supraconductivité, des surfaces et interfaces, dans la fabrication et la caractérisation de couches et de matériaux massifs supraconducteurs ainsi que le développement de dispositifs microélectroniques.
Les efforts expérimentaux inclueront la préparation, la caractérisation structurale et la mesure des propriétés physiques des supraconducteurs céramiques ainsi que le développement de diverses applications.
Des matériaux massifs et des couches épaisses seront fabriqués suivant les directions conventionnelles de la métallurgie des poudres. Des couches minces seront produites par pulvérisation magnétron, ablation laser et, si nécessaire, épitaxie par condensation de faisceau moléculaire.
Diverses méthodes de caractérisation structurale seront utilisées, notamment la diffraction d'électrons et de RX, la microscopie électronique et la microscopie tunnel à balayage, la microanalyse à sonde électronique, la rétrodiffusion Rutherford, une série de techniques d'analyse des surfaces et des interfaces telles que la spectroscopie Auger, la spectroscopie de photoémission RX et UV, la spectroscopie de perte d'énergie d'électrons à haute résolution, etc.
Les propriétés physiques des nouveaux oxydes supraconducteurs seront étudiées afin de tenter de comprendre, en particulier, le mécanisme d'ancrage du flux et la relation entre supraconductivité, stoechiométrie et microstructure. Les paramètres critiques seront déterminés par des mesures inductives et résistives. La structure électronique et les effets de proximité seront examinés.
Les couches minces et épaisses supraconductrices seront utilisées pour développer différents dispositifs microélectroniques basés sur des jonctions tunnel et Josephson. Des applications originales telles que des lignes microbandes, des circuits résonants et des dispositifs de commutation rapide recevront une attention spéciale.
Certains travaux de caractère théorique viseront à éclairer divers aspects des mécanismes de la supraconductivité à haute température, sur base des résultats des études expérimentales effectuées par le groupe.
2. Programme coordonné de recherche
A. Synthèse et traitement de précurseurs en poudres destinés à la fabrication
de supraconducteurs à haute température sous la forme de couches épaisses
polycristallines ou de matériaux massifs :
1. méthode sol-gel utilisant des complexants organiques;
2. procédé de lyophilisation ;
3. texturation par déformation plastique à haute température;
4. optimisation du traitement des échantillons.
B. Préparation de couches épaisses : sérigraphie.
C. Préparation de couches minces :
1. ablation laser ;
2. pulvérisation magnétron dc et rf dans une chambre à sources multiples.
D. Attaque micrographique de couches:
1. Attaque humide ;
2. Attaque sèche.
E. Caractérisation microstructurale des couches, poudres et échantillons
massifs :
1. rétrodiffusion Rutherford et microscopie électronique à transmission ;
2. diffraction de RX ;
3. microscopie tunnel à balayage et spectroscopie électronique.
F. Etude des propriétés électriques et magnétiques des couches:
1. paramètres critiques (Tc, Jc, Hc2) : mesures inductives et résistives ;
2. réseau des lignes de flux magnétique : mesures de susceptibilité ac.
G. Etudes de fiabilité des couches :
1. interaction avec l'environnement (substrat, contacts ohmiques,
contraintes, etc);
2. stabilité intrinsèque : mesures de résistance dc.
H. Etude des interfaces, sandwichs et jonctions :
1. interfaces supraconducteur/semiconducteur ;
2. interfaces supraconducteur/isolant ;
3. contacts et sandwichs supraconducteur/métal ;
4. jonctions à effet Josephson.
I. Développement de prototypes de dispositifs supraconducteurs pour
circuits en hyperfréquence :
1. résonateur de ligne de transmission en guide d'onde coplanaire ;
2. ligne de retard ;
3. filtres à microbandes.
J. Recherches de base sur les matériaux supraconducteurs:
1. caractérisation de la structure électronique et vibrationnelle par
spectroscopie electronique ;
2. modélisation d'interfaces et de plans supraconducteurs;
3. interprétation théorique des données spectroscopiques (spectres
électroniques et optiques IR) ;
4. résonance paramagnétique dans l'infrarouge lointain.
