Ultrasonic spray pyrolysis 법에 의한 Tl-1223 고온 초전도 film의 제조

Abstract

본 연구에서는 값싼 화학용액증착법 중의 하나인 ultrasonic spray pyrolysis 증착법을 사용함으로써 매우 값싼 Tl-1223 고온초전도 film을 제조하고자 하였다. 균일하면서 표면 거칠기가 낮은, 동종의 precursor film 증착을 위하여 분무 패턴과 기판과 노즐 사이의 전송관 유무, 전송관의 길이, 용액분무속도, carrier 가스 유입속도, 기판온도에 따른 증착 film의 화학조성비와 균일성, 존재 상, 표면 거칠기 변화 연구를 수행하여, 최종적으로 다음과 같은 공정을 사용하여 양질의 Ba₂Ca₂Cu₃O_(x) precursor film을 증착할 수 있었다: Ba(NO₃)₂와 Ca(NO₃)₂, Cu(NO₃)₂를 1:1.0486:0.2870 의 비로 물에 녹인 후, 이 용액 방울들을 초음파 분무기와 산소 carrier gas의 도움으로 800℃로 가열되어 있는 1*1 cm² 크기의 LaAlO₃기판을 항하여 위쪽방향으로 분무하였다. 이 분무 증착은 길이 8cm의 유도관을 사용하여 60ml/hr의 용액분무속도와 1L/min의 산소 carrier gas 유입속도에서 행하여졌다. 이후 이 precursor film은 각기 다른 Tl 증기압 하의 800~900℃에서 10분~10시간 동안 열처리하여, 열처리 조건에 따른 존재상 변화를 연구 하였다. 이때 Tl 증기압은 Tl-1223 pellet의 양을 조절함으로써 조절하였다.

In this study, it was attempted to make very cheap Tl-1223 high temperature superconducting film by using an ultrasonic spray pyrolysis deposition method, which is one of cheap chemical solution-based deposition methods. After studying the change in chemical composition, homogeneity, surface roughness and phases with processing parameters such as spray pattern, length of spray guide quartz tube, solution feeding speed, O₂carrier gas flow rate and substrate temperature for the deposition uniform and homogeneous film with a desired chemical composition and a low surface roughness, a Ba₂Ca₂Cu₃O_(x) precursor film could be deposited by using the following condition: Ba(NO₃)₂, Ca(NO₃)₂and Cu(NO₃)₂ in a ratio of 1:1.0486:0.2870 were dissolved in water. Then the solution droplets were sprayed upward to LaAlO₃ substrate 1*1 cm² in size at 800℃ with aid of ultrasonic nebulizer and O₂carrier gas. The deposition was conducted for 15 min using a solution feeding speed of 60cc/hr and a O₂ flow rate of 1l/min. Then the precursor films were heat-treated at 800~900℃ for 10 min ~ 10 hr. in a Tl vapor atmosphere.