Onderzoeksproject SU/01 (Onderzoeksactie SU)
Het project wordt gecoördineerd door Prof. Y. BRUYNSERAEDE.
1. Doelstellingen:
In het project komen de belangrijkste problemen aan bod van de fysica van de hogetemperatuur supergeleiders, zowel fundamenteel als toepassingsgericht. Acht laboratoria voor natuurkunde, materiaalkunde en micro-elektronica met een aanzienlijke ervaring inzake de studie van het fenomeen supergeleiding, de oppervlakten en interfazen, de fabrikatie en karakterisatie van supergeleidende lagen en bulkmaterialen alsook de ontwikkeling van micro-elektronische toepassingen doen eraan mee.
Het experimenteel werk zal de bereiding, de structuurkarakterisatie en de bepaling van de fysische eigenschappen van keramische supergeleiders omvatten alsmede het ontwerpen van verschillende toepassingen.
Bulkmaterialen en dikke lagen zullen worden vervaardigd volgens de conventionele methoden van de poedermetallurgie. Dunne filmen zullen worden geproduceerd door magnetronverstuiving, laser ablatie en, indien nodig, MBE.
Diverse methoden voor structuurkarakterisatie zullen worden toegepast, met name elektronen- en Röntgenstralendiffractie, elektronen- en scanning tunneling microscopie, elektronen micro probe analyse, RBS, analysetechnieken van de oppervlakken en grensvlakken zoals Auger spectroscopie, XPS en UPS fotoemissie spectroscopie, HREELS spectroscopie enz.
De fysische eigenschappen van de nieuwe supergeleidende oxyden zullen worden
bestudeerd ten einde vooral inzicht te verwerven in het flux pinning mechanisme en de relatie supergeleider - stoechiometrie - microstructuur. De kritische parameters zullen worden bepaald door middel van inductie- en weerstandsmetingen. De elektronische structuur en het proximity effect zullen worden onderzocht.
De supergeleidende dunne en dikke lagen zullen worden gebruikt om verschillende microelektronische toepassingen te ontwikkelen op basis van de tunnel en Josephson juncties. De aandacht zal in het bijzonder uitgaan naar originele toepassingen zoals microstriplijnen, resonante schakelingen en snelle schakelcircuits.
Bepaalde theoretische activiteiten zullen erop gericht zijn om aan de hand van de resultaten van het experimentele onderzoek van de groep, diverse aspecten toe te lichten van hoge-temperatuur supergeleiding.
2. Gecoördineerd onderzoeksprogramma
A. Synthese en verwerking van precursor-poeders voor de produktie van hoge-
temperatuur supergeleiders in de vorm van dikke polykristallijne lagen of
bulkmaterialen :
1. sol-gel methode met gebruik van organische complexanten;
2. vriesdroogprocédé;
3. textuurvorming door hoge-temperatuur vervorming;
4. optimalisering van de preparatenverwerking.
B. Produktie van dikke lagen : zeefdruktechniek.
C. Produktie van dunne lagen :
1. laser ablatie;
2. dc en rf magnetronverstuiving met meerdere targets.
D. Etsen van lagen.
1. Nat etsen ;
2. Droog etsen.
E. Microstructuur karakterisatie van lagen, poeders en bulkprepraraten :
1. RBS en transmissie elektronenmicroscopie;
2. Röntgenstralendiffractie;
3. scanning tunneling microscopie en elektronenspectroscopie;
F. Studie van de elektrische en magnetische eigenschappen van de lagen :
1. kritische parameters (Tc, Jc, Hc2) : inductie- en weerstandmetingen;
2. magnetische fluxlijnenrooster : ac susceptibiliteitsmetingen.
G. Betrouwbaarheid studies van lagen :
1. interactie met de omgeving (onderlaag, ohmische contacten, belastingen,
enz) ;
2. intrinsieke stabiliteit : dc weerstandmetingen.
H. Studie van de grensvlakken, sandwiches en juncties :
1. grensvlakken supergeleider/halfgeleider;
2. grensvlakken supergeleider/isolator;
3. contacten en sandwiches supergeleider/metaal;
4. Josephson juncties.
I. Ontwerp van prototypen van supergeleidende devices voor hyperfrequentie
toepassingen :
1. coplanaire golfpijp resonator voor transmissielijnen;
2. vertragingslijn;
3. microstripfilters.
J. Fundamenteel onderzoek betreffende supergeleidende materialen:
1. karakterisatie van de elektronische en vibrationele structuur door middel
van elektronenspectroscopie ;
2. modelisatie van grensvlakken en supergeleidende oppervlakken ;
3. theoretische interpretatie van spectroscopische gegevens (elektronische
en IR optische spectra);
4. paramagnetische resonantie in het verre infrarood.
