Herstellung langer YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$- Dünnschichtstreifenleiter und Untersuchung ihrer dissipativen Eigenschaften

Basierend auf der magnetron-gestützten Kathodenzerstäubung wurde ein Verfahren zur reproduzierbaren und homogenen Abscheidung großflächiger (2 Zoll) YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$-Schichten entwickelt. Hierzu war eine weitgehende technische Modifikation des verwendeten vollautomatischen Sputtersystems, als auch die Entwicklung eines an die Erfordernisse der großflächigen HTSL-Deposition angepaßten Prozesses für das reaktive Hochdrucksputtern notwendig. Der Einsatz der optischen Emissionsspektroskopie und von Langmuirsonden zur Analyse des Plasmas während des Beschichtungsvorganges führte zu einer neuartigen Methode des Plasmastabilisierung, welche die reproduzierbare Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes im anormalen reaktiven Sputterbereich ermöglicht. Weitere wichtige Schritte zur Realisierung der reproduzierbaren Herstellung großflächiger homogener und qualitativ hochwertiger HTSL-Schichten waren zum einen die Konstruktionen von Targetblenden und Kathodenabschirmungen, eines großflächigen Heizsystems sowie eines zusätzlichen, speziell konfigurierten Prozeßgaseinlasses am Target, zum anderen die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur reproduzierbareren Beladung der YBCO-Schichten mit Sauerstoff nach der Deposition und zur Verbesserung der Temperaturankopplung großflächiger Substrate während der Deposition. Der aus der Optimierung hervorgegangene Parametersatz des Standardprozesses erlaubt bei Anpassung der Substrattemperatur an das jeweilige Substratmaterial die vollständig reproduzierbare Abscheidung homogener, ausscheidungsfreier 2 Zoll großer YBCO-Schichten auf unterschiedlichen Trägermaterialien. Getestet wurden im Rahmen dieser Arbeit LaAlO$_{3}$, SrTiO$_{3}$ und insbesondere CeO$_{2}$ gepufferte Saphirsubstrate. Die CeO$_{2}$-Schicht erfüllt bei letzterem gleichzeitig eine epitaxievermittelnde, als auch diffusionshemmende Funktion. Weitgehend unabhängig vom gewählten Substrat besitzen die abgeschiedenen YBCO-Filme auf der gesamten Fläche hochwertige supraleitende Eigenschaften (T$_{c,ind} \approx 88-91K$, J$_{c}$(77K, 0T)>10$^{6}$A/cm$^{2}$). Die sehr gute strukturelle Qualität der c-Achsen orientierten Filme wird z. B. durch die Halbwertsbreiten der Rockingkurven des (005) bzw. (006)-Reflexes des YBCO von 0.05°-0.1° fair SrTiO$_{3}$ und LaAlO$_{3}$, sowie $\le$ 0.2° für CeO$_{2}$/Al$_{2}$O$_{3}$ demonstriert. Die Oberflächenrauheit der Filme ist bei einer Schichtdicke von 200nm typischerweise kleiner als 5nm. Aufgrund der geringen Oberflächenwiderstände Rs(77K, 10GHz)