Magnetron sputtering evaluation as a technique for obtaining Mg2

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoIn this work a survey of the potentialities and limitations of magnetron sputtering as a tool for the production of MgB2 superconductors thin films has been made. Instead of the usual approaches, like co-deposition onto heated substract or room temperature deposition of MgB multilayers for ex situ annealing, the direct deposition of multilayers onto heated substract has been tested. The samples have been deposited onto Si waffers from Mg and B targets. They have been produced by the alternated grown of Mg and B layers, holding the substrate temperatur at 200 and 300 C during the depostion. Pos deposition annealings were performed at temperatures rangingo from 560 up to 800. In order to improve the sticking coefficient of Mg atoms at the substrate, the ayers thicknesses were held under ten monoatomic layers. The composition and structural properties were determined by X-Ray diffraction. The results have shown that, for the used temperatures, the Mg sticking coefficient onto B is just relevant ultil the second or third Mg monoatomic layer is completed. From this point, all Mg atoms impinging the substrate are re-emmitted to the chamber atmospherre. As a consequence, the direct production of MgB2 from the sucessive deposition of B and Mg are not effective, unless the layers thicknesses do not surpass a few tenths of nanometers.Neste trabalho foram avaliadas as potencialidades e as limitações do "magnetron sputtering" como técnica de deposição de filmes finos de MgB2 supercondutores. No lugar das técnicas tradicionais, como a co-deposição em substrato aquecido ou a deposição de multicamadas para tratamentos térmicos ex-situ, foi testada a rotina de deposição de multicamadas diretamente sobre alvo aquecido, "in situ". As amostras foram depositadas sobre substratos de Si a partir de alvos de Mg e B. Elas foram obtidas pela deposição sucessiva e alternada de camadas de Magnésio e Boro, com temperaturas do substrato (in-situ) de 260oC e 300oC e ex-situ entre 560 e 800oC. Para aumentar a chance de fixação dos átomos de Mg no substrato já durante a deposição, as espessuras das camadas foram mantidas finas, com menos de uma dezena de planos atômicos. A composição e as propriedades estruturais das amostras produzidas foram analisadas a partir de difração de Raios-X. Os resultados obtidos mostram que, na faixa de temperatura usada, o coeficiente de fixação do Mg sobre o B é significativo apenas até que a segunda ou terceira camadas atômicas sejam concluídas. A partir deste ponto, todo o magnésio que atinge o substrato é re-emitido. Como consequência, a obtenção de MgB2 por sputtering na forma de multicamadas não é viável, pelo menos para espessuras maiores que décimos de nanometros