Transporteigenschaften supraleitender YBa2Cu3O7-delta-Brückenkontakte strukturiert auf der Nanoskala mittels konventioneller und unkonventioneller Lithographie

Abstract

In dieser Arbeit wurde das Transportverhalten naßchemisch strukturierter YBa2Cu3O7-delta-Nanobrücken bei verschiedenen Temperaturen mit und ohne Magnetfeld untersucht. Es konnte demonstriert werden, daß sich in Filmen mit Standarddicke (100 nm) durch kontrolliertes Unterätzen laterale Strukturabmessungen kleiner 100 nm erzielen lassen.<br> Brücken mit einer Breite größer 140nm zeigen U/I-Kennlinien, die auf Dissipation durch Bewegung von Abrikosov-Flußschläuchen zurückzuführen sind. Die Temperatur- und Magnetfeldabhängigkeit des kritischen Stromes entspricht dem thermisch aktivierten Hüpfen von Flußschläuchen und ergibt keinen Hinweis auf die Ausbildung einer lokalen Schwachstelle mit Josephson-Kopplung.<br> Bei hohen Stromdichten werden Spannungssprünge beobachtet, die auf eine elektronische Instabilität nach Larkin-Ovchinnikov zurückgeführt werden können. Die Magnetfeldabhängigkeit der kritischen Größen zeigt deutliche Kommensurabilitätseffekte, wenn der laterale Vortex-Vortex Abstand einem Bruchteil der Brückenbreite entspricht.<br> Es wurde ein neues Lithographieverfahren entwickelt, welches auf der Kombination mizellarer polymerer Hybridstrukturen mit konventioneller Lithographie beruht. Mit dem Verfahren lassen sich Metall-Nanopartikel beliebig anordnen. Das Verfahren ist prinzipiell mit parallelen Lithographiemethoden, wie z.B. der Photolithographie, kombinierbar, so daß es sich auch für großflächige Anwendungen mit hohem Durchsatz eignet.<br> Um die Anwendung dieses Prozesses auf Hoch-Tc-Materialien zu testen, wurden lineare Templatstrukturen aus Au- und Al-Nanopartikeln erzeugt, auf die anschließend YBCO-Filme deponiert wurden. Mit Al-Nanopartikeln läßt sich lokal die kritische Temperatur des YBCO reduzieren. Die Schädigung der Epitaxie ist jedoch nicht homogen genug, um eine durchgehende Barrierenschicht auszubilden.