Investigación

Two step synthesis of TlBa₂Ca₂Cu₃O_x films on Ag substrates by spray pyrolysis of metal–acetylacetonates

L. Pérez–Arrietaª, M. Aguilar–Frutisª, J.L. Rosas–Mendoza^b, C. Falcony^b, and M. Jergel^b

ª Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Aplicada, Instituto Politécnico Nacional, Miguel Hidalgo 11500, México, D.F. México, e–mail: mlp.arrieta@yahoo.com.mx, mafrutis@yahoo.es

^b Physics Department, Centro de Investigación y Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14–740, 07300, México, D.F. México, e–mail: jrosas@fis.cinvestav.mx; cfalcony@fis.cinvestav.mx; m.jergel@chello.sk

Recibido el 13 de agosto de 2008
Aceptado el 24 de noviembre de 2008

Abstract

A two–step synthesis process was performed to obtain TlBa₂Ca₂Cu₃O_x (Tl–1223) superconductor films. The synthesized films were obtained under different thallium diffusion conditions in a two–zone furnace precursor films were deposited at 550° C on silver substrates using the spray pyrolysis technique from acetylacetonates (2, 4–pentanedionates) as reagents. Second, a thallium diffusion process is carried out to incorporate Tl in the films. For this task Tl₂O₃ pellets, as a Tl source, were used at 750°C. Different oxygen flow rates at atmospheric pressure were used in order to get the thallous oxide p (Tl₂O) partial pressure in the range of 6.9 x 10^–4 to 6.1 x 10^–2 atm. The Tl–1223 phase was obtained in all cases, though for a low p (Tl₂O), the films presented the BaCuO₂ phase mixed with the Tl–1223 one. Critical temperature (T_C) values for these films were in the range of 90 to 102 K.

Keywords: Superconductors; thin films; spray pyrolysis.

Resumen

El proceso de síntesis de dos pasos fue realizado para obtener películas superconductoras de TlBa₂Ca₂Cu₃O_x (Tl–1223). Las películas sintetizadas fueron obtenidas bajo diferentes condiciones de difusión de talio en un horno de dos zonas. En el primer paso, las películas precursoras se depositaron a 550°C sobre substratos de plata usando la técnica de rocío Pirólitico a partir de acetilacetonatos (2,4–pentanedionatos) como reactivos. En el segundo paso, se llevo a cabo un proceso de difusión de talio para incorporar Tl en las películas. Para esta tarea, se usaron pastillas de Tl₂O₃ como fuente de talio a 750°C. Se usaron diferentes razones de flujo de oxígeno a presión atmosférica para obtener presiones parciales de óxido taloso p (Tl₂O)en el intervalo de 6.9 x 10^–4 to 6.1 x 10^–2 atm. La fase Tl–1223 se obtuvo en todos los casos, aunque a bajas presiones parciales de p (Tl₂O), las películas presentan la fase BaCuO₂ mezclada con la fase Tl–1223. Los valores de temperatura crítica para estas películas se encuentran en el intervalo de 90 a 102 K.

Descriptores: Superconductores; películas delgadas; rocío pirólitico.

PACS: 74.78.Bz; 74.62.Bf; 74.72.Jt; 81.15.Rs

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Acknowledgements

The authors appreciate the technical assistance of J. Garcia–Coronel, M. Guerrero–Cruz, A.B. Soto–Guzman, and Z. Rivera Álvarez, Phys. Dept., CINVESTAV–IPN. We are also grateful for the financial support from CONACyT–México.

References

1. I. Hase et al., Physica C 357–360 (2001) 153.        [ Links ]

2. Z.F. Ren and J.H. Wang, Physica C 216 (1993) 199.        [ Links ]

3. C. Dark et al., IEEE Applied Superconductivity 15 (2005) 2931.        [ Links ]

4. C. Deinhofer and G. Gritzner, Supercond Sci. Tech. 16 (2003) 931.        [ Links ]

5. H.S. Koo, H.K. Ku, M Chen, and T. Kawai, Physica C 445 (2007) 71.        [ Links ]

6. Qing He et al., Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 294.        [ Links ]

7. C. Deinhofer and G. Gritzner, Supercond. Sci. Technol. 17 (2004) 1196.        [ Links ]

8. A.M. Hermann and J.V. Yakhmi "Tallium–Based high–temperature superconductor", Spray pyrolysis (Marcel Deker, Inc., New York, 1994) Chap. 10, p. 21.        [ Links ]

9. M. Jergel Supercond. Sci. Technol. 8 (1995) 67.        [ Links ]

10. A. Morales et al., Superficies y Vacío 9 (1999) 154.        [ Links ]

11. M. Jergel et al., Superficies y Vacío 9 (1999) 156.        [ Links ]

12. C.I.M.A. Spee and A. Mackor "Science and Technology of Thin Films", Metal–organics for CVD of HTCS (Plenum–Press, New York, 1989) p. 281.        [ Links ]

13. T.L. Aselage, E.L. Venturini, and S.B. Van Deusen, J. Appl. Phys. 75 (1994) 1023.        [ Links ]

14. D. Schulz et al., IEEE Applied Superconductivity 5 (1995) 1962.        [ Links ]

15. R.N. Bhattacharya et al., Physica C 229 (1994) 145.        [ Links ]

16. Superconductor Week 9 (8) 1.        [ Links ]

17. J.A. De Luca et al., Physica C 205 (1993) 21.        [ Links ]

18. M. Paranthaman et al., J. Mater. Res. 12 (1997) 619.        [ Links ]

19. W.L. Holstein, J. Phys. Chem. 97 (1993) 4224.        [ Links ]

20. M. Jergel, A. Conde–Gallardo, M. García, C. Falcony, and M. Jergel, Thin Solid Films 305 (1997) 210.        [ Links ]

21. T.L. Aselage, E.L. Venturini, and J.A. Voigt, J. Mater. Res. 11 (1996) 1635.        [ Links ]

22. A.L. Patterson, Physical Review 56 (1939) 978.        [ Links ]

23. A.A. Khurram and N.A. Khan, Supercond. Sci. Technol. 19 (2006) 67.9        [ Links ]