Elaboration et caracterisation de films de niobium deposes sur cuivre. Determination de la resistance de surface de supraconducteurs par thermometrie sous vide

par MARION RIBEAUDEAU

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de JEAN-PIERRE CHAUVINEAU.

Soutenue en 1999

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Le developpement des cavites acceleratrices nb/cu elaborees par pulverisation magnetron est motive par leurs applications possibles dans les grands projets necessitant de hauts gradients. Neanmoins, afin de satisfaire aux criteres de fonctionnement imposes par les futurs collisionneurs lineaires, les performances hf de ces cavites doivent etre ameliorees. L'augmentation rapide de la resistance de surface avec l'amplitude du champ hf constitue la limitation principale de la technologie couche mince. Dans l'optique de comprendre et reduire ces dissipations energetiques, nous avons entrepris une serie d'etudes sur echantillons nb/cu. Nous avons optimise les conditions d'elaboration des films. L'augmentation de la temperature de depot et de la puissance appliquee au magnetron ainsi que la diminution de la pression de decharge ont conduit a une augmentation sensible du rrr des couches minces. Des analyses de la composition chimique des films par methodes nucleaires ont confirme une teneur reduite en impuretes legeres (o, c et h) ainsi que l'absence de pollution du niobium par diffusion du cuivre dans les joints de grains. Nous avons developpe et valide une nouvelle methode de mesure de la resistance de surface par thermometrie sous vide. Cette methode adaptee a la cavite te 0 1 1 deja utilisee au laboratoire a permis de determiner directement la resistance de surface d'echantillons nb/cu a 1,7k et a 4,2k. Nous avons etudie l'influence de l'etat de surface du substrat cuivre sur la resistance de surface du film de niobium en realisant des depots sur des substrats de rugosite tres variable. Les observations de la surface des films par microscopie electronique a balayage ont mis en evidence l'existence de defauts micrometriques de croissance, en particulier sur les echantillons rugueux. Les tests hf par thermometrie sous vide de ces echantillons ont permis d'etablir une correlation entre la forte densite de ces defauts et la degradation de la resistance de surface du depot, a bas champ comme a fort champ. Les resultats de ces recherches sur echantillons ont beneficie aux cavites 1,5 ghz. Les premiers tests hf sont encourageants (q o = 2 10 1 0 a bas champ et e a c c = 25 mv/m). Pour obtenir des resultats reproductibles et ameliorer encore les performances hf des cavites, il est primordial de poursuivre l'optimisation de la preparation de surface du cuivre avant le depot.


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Informations

  • Détails : 225 p.
  • Annexes : 160 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 1999 429
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1999
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