Untersuchung der Transporteigenschaften von SNS-Josephson-Kontakten, hergestellt durch die lokale Implantation von Sauerstoff in YBa_2Cu_3O_7_-_x

In this work the transport properties of SNS Josephson junctions fabricated by local oxygen implantation at 200 keV in YBa_2Cu_3O_7_-_x are investigated. A sub-#mu#m masking technology was used to restrict the spatial extent of the implanted region in the lateral direction to 50 nm. It is demonstrated for the first time that this technique could be used to fabricate Josephson junctions with homogeneous barrier properties. The improved junction properties are attributed to a post-implantation annealing step at 500 C for 10 min in an oxygen atmosphere. A detailed study of the electrical transport properties and the crystal structure of oxygen implanted YBa_2Cu_3O_7_-_x thin films serves as a basis for the fabrication process of the Josephson junctions. It is found that the irradiation of YBa_2Cu_3O_7_-_x with oxygen at an energy of 200 keV leads to a linear decrease of the critical temperature T_c and a quadratic increase of the specific resistance #rho# with increasing implantation dose #PHI#. Annealing the implanted samples at 500 C for 10 min in an oxygen atmosphere leads to an increase of the transition temperature and a decrease of the specific resistance but the initial values are not restored. This is due to the fact that annealing the implanted films at 500 C leads only to a partial reordering of the oxygen sublattice but does not influence defects formed on cation lattice sites. (orig.)In dieser Arbeit wurden die Transporteigenschaften von SNS-Josephson-Kontakten untersucht, die durch die lokale Implantation von Sauerstoff mit einer Energie von 200 keV in YBa_2Cu_3O_7_-_x-Mikrobruecken hergestellt wurden. Zur Definition des Barrierenbereichs wurde eine Sub-#mu#m-Maskentechnologie verwendet, die eine laterale Begrenzung des implantierten Bereichs auf 50 nm ermoeglichte. Erstmalig konnte gezeigt werden, dass sich mit dieser Technologie Josephson-Kontakte mit homogenen Barriereneigenschaften herstellen lassen. Die wesentliche Verbesserung der Transporteigenschaften dieses Kontakttypes ist hierbei auf eine Temperung der implantierten Mikrobruecken bei 500 C fuer 10 min. in einer Sauerstoffatmosphaere zurueckzufuehren. Die Grundlage fuer die Herstellung der Josephson-Kontakte bildete eine detaillierte Untersuchung des Einflusses der Sauerstoffimplantation auf die elektrischen Transporteigenschaften und die Kristallstruktur von YBa_2Cu_3O_7_-_x. Es wurde gezeigt, dass die Implantation von Sauerstoff mit YBa_2Cu_3O_7_-_x mit 200 keV zu einer linearen Abnahme der Uebergangstemperatur T_c und einem quadratischen Anstieg des spezifischen Widerstands #rho# mit zunehmender Implantationsdosis #PHI# fuehrt. Die Temperung der implantierten Schichten bei 500 C fuer 10 min. in einer Sauerstoffatmosphaere fuehrte im Vergleich zur Situation unmittelbar nach der Implantation zu einer Erhoehung der Uebergangstemperatur und einer Reduzierung des spezifischen Widerstands. Die urspruenglichen Werte fuer eine nicht implantierte YBa_2Cu_3O_7_-_x-Schicht werden jedoch nicht wieder erreicht. Dies ist darauf zurueckzufuehren, dass die Temperung bei 500 C nur zur Ausheilung von Defekten auf den Sauerstoffgitterplaetzen des YBa_2Cu_3O_7_-_x-Kristalls fuehrt. (orig.)168 refs.Available from TIB Hannover: RA 831(3545) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman