Thin films for superconducting electronics: Precursor performance issues, deposition mechanisms, and superconducting phase formation-processing strategies in the growth of Tl2Ba2CaCu2O8 films by metal-organic chemical vapor deposition

Journal of Materials Research

Volumn 12, Issue 5, 1997, Pages 1214-1236

  Hinds, Bruce J ^a   McNeely, Richard J ^a   Studebaker, Daniel B ^a   Marks, Tobin J ^a   Hogan, Timothy P ^b   Schindler, Jon L ^b   Kannewurf, Carl R ^b   Zhang, Xiao Feng ^c   Miller, Dean J ^c  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b Northwestern University   (United States)

^c ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BARIUM COMPOUNDS; DIFFUSION IN SOLIDS; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; EPITAXIAL GROWTH; FILM GROWTH; METALLORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; PHASE TRANSITIONS; PRESSURE EFFECTS; SUPERCONDUCTING DEVICES; SUPERCONDUCTING TRANSITION TEMPERATURE; TELLURIUM COMPOUNDS; THERMAL EFFECTS;

BARIUM HEXAFLUOROACETYLACETONE; BARIUM METHYLETHYLPENTAGLYME; COPPER DIPIVALOYLMETHANATE;

THIN FILMS;

EID: 0031146366     PISSN: 08842914     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1557/JMR.1997.0171     Document Type: Article

References (113)

1. R. C. Black, F. C. Wellstood, E. Dantsker, A. H. Miklich, D. Koelle, F. Ludwig, and J. Clarke, IEEE Trans. Appl. Supercond. 5, 2137-2141 (1995).
2. L. P. Lee, K. Char, M. S. Colclough, and G. Zaharchuk, Appl. Phys. Lett. 59, 3051-3053 (1991).
3. R. H. Koch, J. Z. Sun, V. Foglietta, and W. J. Gallagher, Appl. Phys. Lett. 67, 709-711 (1995).
4. J. E. Nordman, Supercond. Sci. Technol. 8, 681-699 (1995).
5. J. S. Satchell, R. G. Humphreys, J. A. Edwards, and N. G. Chew, IEEE Trans. Appl. Supercond. 3, 2273-2276 (1993).
6. M. J. Burns, K. Char, B. F. Cole, W. S. Ruby, and S. A. Sachtjen, J. Appl. Phys. 75, 1435-1437 (1992).
7. F. C. Wellstood, J. J. Kingston, and J. Clarke, J. Appl. Phys. 75, 683-702 (1994).
8. For recent progress, see High-Temperature Superconducting Detectors: Bolometric and Nonbolometric, edited by M. Nahum and J-C. Villegier (SPIE Sympos. Proc. 2159, 1994), pp. 1-191.
9. D. Janik, D. May, H. Wolf, and R. Schneider, IEEE Trans. Appl. Supercond. 3, 2148-2151 (1993).
10. For recent progress, see IEEE Trans. Appl. Supercond.; Vol. 5, edited by A. F. Clark,
11. c Microwave Superconductors and Applications, edited by R. B. Hammond and R. S. Withers (SPIE Sympos. Proc. 2156, 1994), pp. 1-223.
12. N. Newman, Mater. Sci. Forum 130-132, 553-578 (1993).
13. K. Suzuki, S. Fujino, T. Takenaka, K. Yamaguchi, T. Morishita, K. Imai, F. Suginoshita, N. Yazawa, and M. Kobayashi, Appl. Supercond. 1, 1575-1593 (1993).
14. R. Weigel, A. A. Valenzuela, and P. Russer, Appl. Supercond. 1, 1595-1604 (1993).
15. G-C. Liang, D. Zhang, C-F. Shih, M.E. Johansson, R. S. Withers, A. C. Anderson, and D. E. Oates, IEEE Trans. Appl. Supercond. 5, 2652-2655 (1995).
16. D. C. DeGroot, J. A. Beall, R. B. Marks, and D. A. Rudman, IEEE Trans. Appl. Supercond. 5, 2272-2275 (1995).
17. W. Rauch, E. Gornik, G. Solkner, A. A. Valenzuela, H. Behner, and G. Gieres, Appl. Supercond. 2, 417-423 (1994).
18. D. Jing, K. Shao, C. H. Cao, L. X. Zhang, G. Jiao, Z. J. Zhang, S. Q. Li, C. N. Guo, B. C. Yang, X. P. Wang, G. C. Xiong, and Q. J. Lian, Supercond. Sci. Technol. 7, 792-794 (1994).
19. J. Kruse, W. H. Chang, D. Scherrer, M. Feng, M. Scharen, A. Cardona, and R. Forse, Appl. Phys. Lett. 65, 2478-2480 (1994).
20. Z. Wu, Supercond. Sci. Technol. 8, 464-469 (1995).
21. S. A. Maas, IEEE Trans. Microwave Theory Technol. 39, 1445-1675 (1991).
22. Z. Z. Sheng and A. M. Hermann, Nature (London) 332, 138-139 (1988).
23. W. L. Holstein, L. A. Parisi, C. Wilker, and R. B. Flippen, IEEE Trans. Appl. Superconductivity 3, 1197-1200 (1993).
24. W. L. Holstein, L. A. Parisi, C. Wilker, and R. B. Flippen, Appl. Phys. Lett. 60, 2014-2016 (1992).
25. R. B. Hammond, G. V. Negrete, L. C. Bourne, D. D. Strother, A. H. Cardona, and M. M. Eddy, Appl. Phys. Lett. 57, 825-827 (1990).
26. M. M. Eddy, J. Z. Sun, R. D. Hammond, L. Drabeck, I. B. Ferreira, K. Holczer, and G. Grüner, J. Appl. Phys. 70, 496-498 (1991).
27. L. D. Chang, M. J. Moskowitz, R. B. Hammond, M. M. Eddy, W. L. Olson, D. D. Casavant, E. J. Smith, M. Robinson, L. Drabeck, and G. Grüner, Appl. Phys. Lett. 55, 1357-1359 (1989).
28. G. Subramanyam, V. J. Kapoor, C. M. Chorey, and K. B. Bhasin, Appl. Supercond. 1, 1605-1614 (1993).
29. S. Huber, M. Manzel, H. Bruchlos, S. Hensen, and G. Müller, Physica C 244, 337-340 (1995).
30. G. Subramanyam, V. J. Kapoor, C. M. Chorey, and K. B. Bhasin, J. Appl. Phys. 72, 2396-2403 (1992).
31. S. L. Yan, L. Fang, M. S. Si, H. L. Cao, Q. X. Song, J. Yan, X-D. Zhou, and J. M. Hao, Supercond. Sci. Technol. 7, 681-684 (1991).
32. N. Hamaguchi, R. Boestler, R. Gardiner, and P. Kirlin, Physica C 185-189, 2023-2024 (1991).
33. B. J. Hinds, J. L. Schindler, B. Han, D. A. Neumayer, D. C. DeGroot, T. J. Marks, and C. R. Kannewurf, in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of Electronic Ceramics, edited by S. B. Desu, D. B. Beach, B. W. Wessels, and S. Gokoglu (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 335, Pittsburgh, PA, 1994), pp. 273-278.
34. G. V. Negrete and R. B. Hammond, SPIE 1477, 36-44 (1991).
35. S. C. Wu, C. Y. Yeh, F. H. Chen, T. Y. Tseng, C. Wang, H. L. Chang, and H. J. Wang, Appl. Phys. Lett. 65, 3281-3283 (1994).
36. A. M. Hermann, R. M. Yandrofski, J. F. Scott, A. Naziripour, D. Galt, J. C. Price, J. Cuchario, and R. K. Ahrenkiel, J. Supercond. 7, 463-469 (1994).
37. D. L. Schulz and T. J. Marks, Adv. Mater. 6, 719-730 (1994).
38. D. L. Schulz and T. J. Marks, in CVD of Nonmetals, edited by W. Rees (VCH Publishers, in press).
39. M. Leskelä, H. Möslä, and L. Niinistö, Supercond. Sci. Technol. 6, 627-656 (1993).
40. K. H. Dahmen and T. Gerfin, Prog. in Cryst. Growth and Charact. of Mater. 27, 117-161 (1993).
41. J. Hu, D. J. Miller, D. L. Schulz, B. Han, D. A. Neumayer, B. J. Hinds, and T. J. Marks, Physica C 210, 97-105 (1993).
42. N. Hamaguchi, R. Gardiner, and P. S. Kirlin, Appl. Surf. Sci. 48/49, 441-445 (1991).
43. J. A. Ladd, B. T. Collins, J. R. Matey, J. Zhao, and P. Norris, Appl. Phys. Lett. 59, 1368-1370 (1991).
44. D. L. Schulz, D. S. Richeson, G. Malandrino, D. Neumayer, T. J. Marks, D. C. DeGroot, J. L. Schindler, T. Hogan, and C. R. Kannewurf, Thin Solid Films 216, 45-48 (1992).
45. G. Malandrino, D. S. Richeson, T. J. Marks, D. C. DeGroot, J. L. Schindler, and C. R. Kannewurf, Appl. Phys. Lett. 58, 182-184 (1991).
46. B. J. Hinds, D. L. Schulz, D. A. Neumayer, B. Han, T. J. Marks, Y. Y. Wang, V. P. Dravid, J. L. Schindler, T. P. Hogan, and C. R. Kannewurf, Appl. Phys. Lett. 65, 231-233 (1994).
47. S. Koike, T. Nabatame, and I. Hirabayashi, Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 32, L828-L831 (1993).
48. D. S. Richeson, L. M. Tonge, X. K. Wang, H. O. Marcy, T. J. Marks, J. B. Ketterson, R. P. H. Chang, and C. R. Kannewurf, Appl. Phys. Lett. 55, 2778-2780 (1989).
49. H. J. Scheel, M. Berkowski, and B. Chabot, J. Cryst. Growth 115, 19-30 (1991).
50. M. L. Hitchman, S. H. Shamlian, D. D. Gilliland, D. J. Cole-Hamilton, S. C. Thompson, S. L. Cook, and B. C. Richards, in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of Electronic Ceramics, edited by S. B. Desu, D. B. Beach, B. W. Wessels, and S. Gokoglu (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 335, Pittsburgh, PA, 1994), pp. 249-260.
51. I. M. Watson, M. P. Atwood, and S. Haq, Supercond. Sci. Technol. 7, 672-680 (1994).
52. K. S. Chou and G. J. Tsai, Thermochimica Acta 240, 129-139 (1994).
53. P. Tobaly and G. Lanchec, J. Chem. Thermodyn. 25, 503-510 (1993).
54. R. Sato, K. Tkahashi, M. Yoshino, H. Kato, and S. Ohshima, Jpn. J. Appl. Phys. 32, 1590-1594 (1993).
55. T. Hashimoto, H. Koinuma, M. Nakabayashi, T. Shiraishi, Y. Suemune, and T. Yamamoto, J. Mater. Res. 7, 1336-1340 (1992).
56. S. C. Thompson, D. J. Cole-Hamilton, D. D. Gilliland, M. L. Hitchman, and J. C. Barnes, Adv. Mater. Opt. Electron. 1, 81-97 (1992).
57. S. B. Turnipseed, R. M. Barkley, and R. E. Seivers, Inorg. Chem. 30, 1164 (1991).
58. H. Busch, A Fink, A Müller, and K. Samwer, Supercond. Sci. Technol. 6, 42-45 (1993).
59. S. R. Drake, M. B. Hursthouse, K. M. A. Malik, and D. J. Otway, J. Chem. Soc. Dalton Trans., 2883-2890 (1993).
60. K. Timmer, C. I. M. A. Spee, A. Mackor, H. A. Meinema, A. L. Spek, and P. v. d. Sluis, Inorg. Chim. Acta 190, 109-117 (1991).
61. R. Gardiner, D. W. Brown, P. S. Kirlin, and A. L. Rheingold, Chem. Mater. 3, 1053-1059 (1991).
62. F. Schmaderer, R. Hubre, H. Oetzmann, and G. Wahl, in 11th Int. Conf. of CVD, edited by K. E. Spear and G. W. Cullen (ECS, Pennington, NJ, 1990), pp. 211-218.
63. F. Schmaderer, R. Huber, H. Oetzmann, and G. Wahl, Appl. Surf. Sci. 46, 53-60 (1990).
64. D. A. Neumayer, D. B. Studebaker, B. J. Hinds, C. L. Stern, and T. J. Marks, Chem. Mater. 6, 878-880 (1994).
65. D. L. Schulz, D. A. Neumayer, and T. J. Marks, Inorg. Synth. 31, 1 (1997).
66. G. Rossetto, A. Polo, F. Benetollo, M. Porchia, and P. Zanella, Polyhedron 11, 979-985 (1992).
67. H. Moffat and K. F. Jenson, J. Cryst. Growth 77, 108 (1986).
68. L. W. Lyding, H. O. Marcy, T. J. Marks, and C. R. Kannewurf, IEEE Trans. Instrum. Meas. 37, 76-80 (1988).
69. J. L. Schindler, Ph.D. Thesis, Northwestern University (1995).
70. R. C. Taber, Rev. Sci. Instrum. 61, 2200-2206 (1990).
71. D. C. Degroot, T. P. Hogan, C. R. Kannewurf, D. B. Buchholz, R. P. H. Chang, F. Gao, M. Feng, and R. A. Nordin, Physica C 222, 271-277 (1994).
72. A. H. P. Skelland, Diffusional Mass Transfer (John Wiley & Sons, New York, 1974), pp. 221-225.
73. K. F. Jensen, in Chemical Vapor Deposition: Principle and Application, edited by M. L. Hitchman and K. F. Jensen (Academic Press, London, 1993), pp. 31-90.
74. G. B. Stringfellow, Organometallic Vapor-Phase Epitaxy (Academic Press Inc., New York, 1989), pp. 265-284.
75. W. S. Kern and V. S. Ban, in Thin Film Processes, edited by J. L. Vossen and W. S. Kern (Academic Press, San Diego, 1978), pp. 257-331.
76. K. Zhang and A. Erbil, in Materials Science Forum, edited by J. J. Pouch, S. A. Alterovitz, R. R. Romanofsky, and A. F. Hepp, (Aedermannsdorf, Switzerland, 1993), Vols. 130-132, pp. 255-268.
77. J. Pinkas, J. C. Huffman, D. V. Baxter, M. H. Chrisholm, and K. G. Caulton, Chem. Mater. 7, 1589-1596 (1995).
78. A. E. Kaloyeros, B. Zheng, I. Lou, J. Lau, and J. W. Hellgeth, Thin Solid Films 262, 20-30 (1995).
79. B. Lecohier, J. B. Calpini, J-M. Philippoz, and H. v. d. Bergh, J. Appl. Phys. 72, 2022-2026 (1992).
80. F. Rousseau, A. Jain, T. T. Kodas, M. J. Hampden-Smith, J. D. Farr, and R. J. Muenchausen, J. Mater. Chem. 2, 893-894 (1992).
81. A. Jain, T. T. Kodas, and M. J. Hampden-Smith, Thin Solid Films 269, 51-56 (1995).
82. T. Wang and P. C. Uden, J. Chromatography 517, 185-192 (1990).
83. 3).
84. D. Cubicciotti and H. Eding, J. Chem. Eng. Data 10, 343-345 (1967).
85. F. Keneshea and D. Cubicciotti, J. Phys. Chem. 71, 1958 (1967).
86. W. L. Holstein, in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of Electronic Ceramics, edited by S. B. Desu, D. B. Beach, B. W. Wessels, and S. Gokoglu (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 335, Pittsburgh, PA, 1994), pp. 165-170.
87. C. P. Bean, Phys. Rev. Lett. 8, 250 (1962).
88. D. C. DeGroot, T. P. Hogan, C. R. Kannewurf, D. B. Buchholz, R. P. H. Chang, F. Gao, M. Feng, and R. A. Nordin, Physica C 222, 271-277 (1994).
89. F. DiMeo, Jr., B. W. Wessels, D. A. Neumayer, T. J. Marks, J. L. Schindler, and C. R. Kannewurf, in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of Electronic Ceramics, edited by S. B. Desu, D. B. Beach, B. W. Wessels, and S. Gokoglu (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 335, Pittsburgh, PA, 1994), pp. 285-290.
90. B. C. Richards, S. L. Cook, D. L. Pinch, G. W. Andrews, G. Lengeling, B. Schulte, H. Jürgensen, Y. Q. Shen, P. Vase, T. Freltoft, C. I. M. A. Spee, J. L. Linden, M. L. Hitchman, S. H. Shamlian, and A. Brown, Physica C 252, 229-236 (1995).
91. Y. Mizushima and I. Hirabayashi, Physica C 235-240, 577-578 (1994).
92. S. H. Shamlian, M. L. Hitchman, S. L. Cook, and B. C. Richards, J. Mater. Chem. 4, 81-85 (1994).
93. G. M. Rosenblatt, in Treatise on Solid State Chemistry, edited by N. B. Hannay (Plenum Press, New York, 1976), Vol. 6A, pp. 165-240.
94. I. Langmuir, Phys. Rev. II, 329 (1913).
95. J. Santiso and A. Figueras, J. Phys. IV 3, 353-360 (1993).
96. Y. Takahashi, K. Matsuzaki, M. Iijima, E. Fukada, S. Tsukahara, Y. Murakami, and A. Maesono, Jpn. J. Appl. Phys. 32, L875-L878 (1993).
97. N. E. Fedotova, I. K. Igumenov, V. I. Mamatyuk, and G. V. Sidorenko, J. Phys. IV 5, 431-438 (1995).
98. N. B. Hannay, Treatise on Solid State Chemistry Volume 6A Surfaces (Plenum Press, New York, 1976).
99. W. Lin, T. H. Warren, R. G. Nuzo, and G. S. Girolami, J. Am. Chem. Soc. 115, 11644-11645 (1993).
100. T. L. Aselage, E. L. Venturini, and S. B. v. Deusen, J. Appl. Phys. 75, 1023-1031 (1994).
101. D. W. Face and J. P. Nestlerode, Appl. Phys. Lett. 61, 1838-1840 (1992).
102. N. Takahashi, A. Koukitu, H. Seki, and Y. Kamioka, Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 33, L840-L842 (1994).
103. R. Sugise, M. Hirabayashi, N. Terada, M. Jo, F. Kawashima, and H. Ihara, Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 27, L2314-L2316 (1988).
104. W. Y. Lee, S. M. Garrison, M. Kawasaki, E. L. Venturini. B. T. Ahn, R. Boyers, J. Salem, R. Savoy, and J. Vazquez, Appl. Phys. Lett. 60, 772-774 (1992).
105. S. L. Yan, L. Fang, M. S. Si, H. L. Cao, Q. X. Song, J. Yan, X. D. Zhou, and J. M. Hao, Supercond. Sci. Technol. 7, 681-684 (1994).
106. S. L. Yan, L. Fang, Q. X. Song, J. Yan, Y. P. Zhu, J. H. Chen, and S. B. Zhang, Appl. Phys. Lett. 63, 1845-1847 (1993).
107. K. S. Nanjundaswamy, A. Manthiram, and J. B. Goodenough, Physica C 207, 339-346 (1993).
108. D. S. Ginley, J. F. Kwak, E. L. Venturini, B. Morosin, and R. J. Baughman, Physica C 160, 42-48 (1989).
109. C. T. Cheung and E. Ruckenstein, J. Mater. Res. 5, 245-250 (1990).
110. P. E. D. Morgan, R. M. Housely, J. R. Porter, and J. J. Ratto, Physica C 176, 279-284 (1992).
111. T. Nabatame, Y. Saito, K. Aihara, T. Kamo, and S-P. Matsuda, Jpn. J. Appl. Phys. 29, L1813-L1815 (1990).
112. J. Chrzanowski, X. M. Burany, A. E. Curzon, J. C. Irwin, B. Heinrich, N. Fortier, and A. Cragg, Physica C 207, 25-36 (1993).
113. W. L. Holstein, C. Wilder, D. B. Laubacher, D. W. Face, P. Pang, M. S. Warrington, C. F. Carter, and L. A. Parisi, J. Appl. Phys. 74, 1426-1430 (1993).