Residual Stress and Tc

Stress and Tc

Stress and Tc

Optimal deposition condition Mo/Au by e-beamOptimal deposition condition Mo/Au by e-beam Stress and Tc independent of deposition rate 0.1-0.5 nm/sStress and Tc independent of deposition rate 0.1-0.5 nm/s Stress and Tc depend on deposition Temperature (TStress and Tc depend on deposition Temperature (TDD))

Mo was no superconductors for TMo was no superconductors for TDD<200ºC<200ºC

Medida de tensiones

Stress Au/glass

0 50 100 150 200 250 300

-2

-1

0

1

2

For

ce p

er u

nit w

idht

(N/m

)

Thickness(A)0 25 50 75 100 125

-2

0

2 Vc= 2.00 KV

Vc= 1.50 KV

Vc= 1.25 KV

Vc= 0.50 KV

Time(s)

Au growth proceeds in the Volmer-Weber modeAu growth proceeds in the Volmer-Weber mode

Stress Au/Glass

0 50 100 150 200 250 300

-2

-1

0

1

2

For

ce p

er u

nit w

idht

(N/m

)

Thickness(A)0 25 50 75 100 125

-2

0

2 Vc= 2.00 KV

Vc= 1.50 KV

Vc= 1.25 KV

Vc= 0.50 KV

Time(s)

II IIII IIIIII II IIII

IIIIII

Stress: Au/Mo What is the stress in the interface?

0 10 20 30

-0,8

-0,4

0,0IIIII

F

orce

per

uni

t wid

ht (

N*m

-1)

thickness (A)

1.50kV 1.25kV 0.50kV

I

0 25 50 75

-0,8

-0,4

0,0IIIII

F

orce

per

uni

t wid

ht (

N*m

-1)

thickness (A)

1.50kV 1.25kV 0.50kV

I

Objectives:Objectives: Grow samples under different conditions to change the stress in the Grow samples under different conditions to change the stress in the

interfaceinterface Study the relation between Stress and TcStudy the relation between Stress and Tc

We aim to fabricate layers under these conditions We aim to fabricate layers under these conditions Mo(25nm) Mo(25nm) RF sputteringRF sputtering

Au(125nm)Au(125nm)sputteringsputtering

Vc= 0.5 KV, 1.25KV, 1.5 KV, 2.0 KVVc= 0.5 KV, 1.25KV, 1.5 KV, 2.0 KV

To study the relation between Stress and TcTo study the relation between Stress and Tc

Problemas y soluciones hasta ahora

Irreproducibilidad en el espesor de la capa de Mo: SOLUCIONADO

0 200 400 600 800

0,0

5,0x103

1,0x104

1,5x104

2,0x104

2,5x104

Au

Yie

ld

Channel Number

S112 113 114

Mo

Code Mo (at/cm3) dMo (nm) Vc Au (KV) Au (at/cm3) dAu (nm)

10_1 160 24.96 0.5 380 64.4

10_2 155 24.18 1.5 348 58.9

10_3 155 24.18 2.0 440 74.5

Problemas y soluciones hasta ahora

Irreproducibilidad en el espesor de la capa de Au: Se saben las causas y se va a poner solución, estamos trabajando en ello.

Irreproducibilidad en las medidas de Tc: Ejemplo Serie 10• Muestras con transiciones muy abruptas• Muestras que tiene con una anchura de transición de 300-700mK• Muestras que no transitan

Calidad de la intercara??

Irreproducibilidad en las medidas de la Serie 10

Se estudian las causas:• Todas las muestras están crecidas en serie bajo

las mismas condiciones. ¿De donde vienen las diferencias?

• En Madrid• Medidas de RBS

• Se sospecha que la calidad del sustrato pudiese tener alguna influencia.

Medidas de RBS en muestras de Serie 10

0 300 600

0

1x104

2x104 Mo

Yie

ld

Channel Number

FS101 FS102 FS103

Au

Code Mo (at/cm3) dMo (nm) Au (at/cm3) dAu (nm)

10_1 150 23.4 460 77.9

10_2 160 25.0 545 92.3

10_3 175 27.3 720 122

En todas las muestras se observa En todas las muestras se observa ~2% de Ar~2% de Ar Las muestras NO contienen impurezasLas muestras NO contienen impurezas

ConclusionesConclusiones

Sustratos

Los sustratos están bastante “sucios”• Se seleccionan los mejores• Se limpian durante 10 min en una disolución

“piraña”: H2SO4+H2O2

• Se vuelven a seleccionar los mejores. Aun así hay impurezas que no se quitan

Calidad del intercara Nuestro método de crecimiento:

Ventajas: El hecho de crecer a RT y tener buenas Tc´s es bastante novedoso con respecto a lo que se ha escrito hasta ahora en la literatura.

Literatura: Las muestras de Mo normalmente se crecen 400<T<800ºC hay que esperar un cierto tiempo para que la muestra se enfríe antes de depositar Au. • Durante este tiempo de espera, que en algunos casos dura hasta 16h, la

superficie de la muestra de Mo se oxida, incluso en condiciones de alto vacío

• Recordad que el Mo se oxida especialmente rápido a T>RT.

Lo que habíamos hecho hasta ahora y lo que hemos mejorado: Series < Serie 10 t= 5min entre la evaporación Mo y Au Serie 10 t= 1min entre la evaporación Mo y Au

Calidad de la intercara

Nuestro método de crecimiento:

Literatura el hecho de crecer a T>RT hace que la superficie del Mo sea menos rugosa

Desventajas: En nuestro caso esperamos que la superficie del Mo no sea muy rugosa, porque la pelicula es bastante delgada. ¿Cómo es en realidad?

• AFM Lourdes?

A parte de las medidas de tensiones in-situ no sabemos nada sobre las propiedades de la intercara. ¿Cómo es?

• TEM Lourdes?

Irreproducibilidad en las medidas: Soluciones

Como Tc(B) y Tc(B) en las muestras medidas hasta ahora es parecida a Tc(M) y Tc(M) crecer una serie de muestras sobre sustratos de Si3N4 (sin membrana) y ver si las medidas son reproducibles.

Ejemplo: Serie6 10 TC(B)=431 mK, TC(M)=417mK

Diseñar un sistema de membrana diferente al que hay ahora para poder medir mas muestras en una sola enfriada • Responsables: Nico+Pepe+Fernando+Raquel+…

Lo que nos falta: propuesta para un plan de medidas

Muestra Mo Au M Crecidas  Observaciones

Serie2 2 40 100 No RF(210W) Tc<300mK

Serie2 3 40 200 No RF(210W) Tc<300mK

Serie6 5 25 100 300 RF(210W)

Serie6 6 25 300 RF(210W) Referencia

Planes de futuro

Conseguir controlar las condiciones de crecimiento: Fernando+Raquel

Diseñar nuevos sustratos con membranas para poder optimizar las medidasPepe+Nico+Fernando+Raquel

Estudiar más en detalle porque las medidas/muestras no son reproduciblesLourdes+Nico+Javier+Raquel

Estudiar la intercara• Lourdes