Films minces supraconducteurs a haute temperature critique : elaboration et caracterisation pour le developpement de structures passives en micro-ondes

High critical temperature superconducting thin films: elaboration and characterization for the development of microwave passive structures

• Auteur / Autrice : Annick Dégardin
• Direction : Alain Kreisler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans ce memoire, nous etudions l'elaboration de films minces d'oxydes supraconducteurs par pulverisation cathodique radiofrequence magnetron in situ sur substrats de zircone polycristalline dopee a l'oxyde d'yttrium. Afin de cerner au mieux l'ensemble des parametres permettant d'optimiser le processus d'elaboration, nous procedons a une double etude. Dans un premier temps, nous developpons un modele detaille de pulverisation reactive tenant compte des echanges d'oxygene mis en jeu lors de ce processus effectue sous atmosphere d'argon, d'oxygene et de vapeur d'eau. Deux regimes de pulverisation dependant de la pression relative d'oxygene sont mis en evidence. De plus, nous montrons que l'addition de vapeur d'eau dans le melange gazeux a un effet benefique sur les proprietes supraconductrices des films. Le deuxieme volet de l'etude d'optimisation consiste a faire appel a un ensemble de techniques de caracterisations physico-chimiques ou electriques. En particulier, un controle in situ en temps reel du bon deroulement de la phase d'oxygenation consecutive au depot haute temperature permet de tendre vers une reproductibilite aussi rigoureuse que possible des conditions de depot. Pour une caracterisation electrique fiable des echantillons, une etude des contacts electriques est realisee. Les films supraconducteurs obtenus ont des caracteristiques supraconductrices satisfaisantes (en temperature critique et en densite de courant) et sont orientes preferentiellement selon l'axe c, perpendiculaire au plan du substrat, meme si l'utilisation de la zircone polycristalline comme substrat n'est pas a priori favorable a la croissance d'une couche orientee du materiau supraconducteur. Des resultats obtenus sur des echantillons temoins elabores sur substrats monocristallins (zircone, oxyde de magnesium) valident notre procede d'elaboration. Le developpement de structures de propagation pour les hyperfrequences est egalement considere