Onderzoeksproject SU/03 (Onderzoeksactie SU)
Het project wordt gecoördineerd door Prof. R. DE BATIST.
1. Doelstellingen:
Het project gaat uit van een groep van acht vaklaboratoria op het gebied van de materiaalwetenschap en toegepaste materiaalkunde met een ruime ervaring inzake supergeleiding en die toegang hebben tot een uitgebreid gamma van fabricagetechnieken en installaties voor microstructuur analyse en studie van de fysische eigenschappen van materialen. Het is opgebouwd rond drie nauw met elkaar samenhangende hoofdoriëntaties.
De eerste hoofdoriëntatie betreft de empirische optimalisatie van de synthesemethoden van precursormaterialen die beschikbaar zijn voor de vervaardiging van supergeleidende keramieken van verschillende samenstelling (YBaCuO, BiSrCaCuO, TlBaCaCuO) en het exploratorisch onderzoek van potentieel interessante varianten van nieuwe materialen. (Bulk) specimens van diverse goed gespecifieerde materialen zullen worden bereid.
De synthesetechnieken zullen worden bestudeerd door middel van de thermische analyse van de reactieprodukten, waarbij de natte chemische technieken speciale aandacht zullen krijgen. De methoden van de poedermetallurgie zullen worden toegepast voor de voorbehandeling en produktie van precursoren. Er zal speciaal aandacht worden geschonken aan de controle van de morfologie en de deeltjesgrootteverdeling in de syntheseprocessen van de poeders.
De tweede hoofdoriëntatie heeft tot doel een exploratorisch onderzoek te verrichten naar de vormgevingstechnieken van bulkgeleiders (in de vorm van mono- of multifilament draad of van lint) en gelaagde structuren voor respectievelijk elektrotechnische en elektronische toepassingen.
Zonder evenwel andere verbindingen uit te sluiten, zal dit onderzoek hoofdzakelijk betrekking hebben op YBaCuO en Bi-compounds. Dunne lagen zullen worden geproduceerd door MOCVD afzetting en door reactief verstuiven. Bulkgeleiders en dikke lagen zullen worden vervaardigd via allerlei technieken zoals plasma depositie, walsen, tape casting, extrusie, enz.
De derde hoofdoriëntatie betreft de karakterisatie van supergeleidende keramische materialen, ten einde zowel de fundamentele kennis in verband met de eigenschappen van deze materialen te vergroten als het bepalen en optimaliseren van hun functionele kenmerken mogelijk te maken (kritische parameters) met het oog op eventuele technologische toepassingen. Er zal gebruik worden gemaakt van de zeer talrijke meettechnieken die beschikbaar zijn in de laboratoria welke deelnemen aan het project (thermische, chemische, structurele, electrische, magnetische enz. analysetechnieken).
2. Gecoördineerd onderzoeksprogramma
A. Optimalisatie en controle van de bereidingstechnieken van precursoren en
monsters van goed gekarakteriseerde materialen:
1. poedermetallurgie ;
2. natte chemische methoden:
a. aërosoldepositie ;
b. oxalaatprecipitatie ;
c. sol-gel methode ;
3. thermodynamische analyse.
B. Produktie van dunne lagen:
1. magnetronsputtering gesteund door elektronen cyclotronresonantie ;
2. MOCVD afzetting.
C. Produktie van dikke lagen en bulkgeleiders:
1. plasmadepositie ;
2. tape casting, walsen, extrusie:
a. YBaCuO ;
b. Bi-compounds.
D. Karakterisatie van de basiseigenschappen van de materialen:
1. microstructuur analyse (TEM) ;
2. mechanische demping ;
3. thermoelektrische eigenschappen, thermische geleidbaarheid.
E. Steunverlening aan de bereiding van precursoren en de fabricage van lagen en bulkgeleiders :
1. poederkarakterisatie ;
2. thermische analyse ;
3. chemische analyse ;
4. oppervlakte-, interface- en structuuranalyse ;
5. mechanische eigenschappen.
F. Functionele karakterisatie:
1. specifieke weerstand, magnetisatie ;
2. kritische stroom (ac, dc) (als funktie van temperatuur, inductie,
mechanische belasting).
De verschillende onderzoeklijnen zijn nauw met elkaar verbonden volgens het tijdschema hierna:
A. Optimalisatie van synthesemethoden en bereiding van specifieke supergeleidende materialen. Doorlopende aktiviteit, waarbij de konkrete
doelstellingen kontinu aangepast worden aan de vragen van de geassocieerden en de evolutie van de kennis.
B, C. Evaluatie van de vormgevingstechnieken.
B1. Sputtering: optimalisatie van de procesparameters als funktie van substraat en bufferlaag. Na twee jaar exploratorisch onderzoek,
toepassing op konkrete sandwichstrukturen en halfgeleidersubstraten.
B2. MOCVD: uitbouw van de procesopstelling, keuze van de uitgangsmaterialen en screening van de procesparameters. Na twee jaar, optimalisatie van de procesvoering voor de meest geschikte startmaterialen.
C. Bulkgeleiders (draad en/of lint): Screening van materialen en procesparameters. Na twee jaar, optimalisatie van de procesvoering met
het oog op de verbetering van de gebruikskarakteristieken. Ook zullen, na twee jaar, een aantal kwantitatieve doelstellingen
stroomdichtheid, afmeting, enz.) worden gedefinieerd.
D, E, F. Karakterisatie. Doorlopende aktiviteit, in voortdurende wisselwerking met de andere onderzoeklijnen van het project.
