DE4210613C2 - Device for coating a substrate with a metal-oxide high-T¶c¶ superconductor material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Be­ schichtung mindestens einer Flachseite eines Substrates mit einem metalloxidischen Supraleitermaterial mit hoher Sprungtemperatur, wobei die EinrichtungThe invention relates to a device for loading layering at least one flat side of a substrate with a metal oxide superconductor material with high Jump temperature, the facility

• - eine Beschichtungskammer mit einer Heizvorrichtung zur Aufheizung des Substrates sowie- A coating chamber with a heating device Heating the substrate such as
• - eine Laserablationsvorrichtung zur Erzeugung eines Teil­ chenstromes aus einem entsprechenden Supraleitermaterial oder einem Vorprodukt dieses Materials enthält.- A laser ablation device for producing a part Chenstromes from a corresponding superconductor material or a preliminary product of this material contains.

Eine derartige Beschichtungseinrichtung ist z. B. der EP-A-0 341 520 im wesentlichen zu entnehmen.Such a coating device is e.g. B. the Essentially to be found in EP-A-0 341 520.

Supraleitende Metalloxidverbindungen mit hohen Sprungtem­ peraturen T_c von vorzugsweise über 77 K, die deshalb mit flüssigem Stickstoff bei Normaldruck gekühlt werden kön­ nen, sind allgemein bekannt. Entsprechende Metalloxidver­ bindungen, bei denen es sich insbesondere um Kuprate han­ delt, basieren beispielsweise auf einem Stoffsystem des Typs Mel-Me2-Cu-0, wobei die Komponenten Mel ein Seltenes Erdmetall oder Yttrium und Me2 ein Erdalkalimetall zumin­ dest enthalten. Hauptvertreter dieser Gruppe ist das vier­ komponentige Stoffsystem Y-Ba-Cu-O (Abkürzung: YBCO). Da­ neben weisen auch Phasen von fünf- oder höherkomponenti­ gen, seltenerdfreien Kupraten wie z. B. des Stoffsystems Bi-Sr-Ca-Cu-0 (Abkürzung: BSCCO) oder Tl-Ba-Ca-Cu-O Sprungtemperaturen T_c von deutlich über 77 K auf. Filme bzw. dünne Schichten aus diesen Metalloxidverbindungen werden vielfach mit speziellen Bedampfungs- oder Sputter­ prozessen hergestellt. Hierbei wird im allgemeinen auf einem geeigneten Träger bzw. Substrat zunächst ein poly­ kristallines oder amorphes Vorprodukt mit den Komponenten des gewählten Stoffsystems abgeschieden, wobei der Sauer­ stoffgehalt und damit die gewünschte Phase noch nicht ex­ akt eingestellt sind. Dieses Vorprodukt muß deshalb an­ schließend mittels einer Wärme-und Sauerstoffbehandlung in das Material mit der gewünschten supraleitenden Phase überführt werden.Superconducting metal oxide compounds with high jump temperatures T _c of preferably above 77 K, which can therefore be cooled with liquid nitrogen at normal pressure, are generally known. Corresponding metal oxide compounds, which are in particular cuprates, are based, for example, on a material system of the type Mel-Me2-Cu-0, the components Mel containing a rare earth metal or yttrium and Me2 an alkaline earth metal at least. The main representative of this group is the four-component material system Y-Ba-Cu-O (abbreviation: YBCO). Since there are also phases of five or higher components, rare earth-free cuprates such as z. B. the material system Bi-Sr-Ca-Cu-0 (abbreviation: BSCCO) or Tl-Ba-Ca-Cu-O transition temperatures T _c of well over 77 K. Films or thin layers of these metal oxide compounds are often produced using special vapor deposition or sputtering processes. In general, a polycrystalline or amorphous precursor with the components of the selected material system is first deposited on a suitable carrier or substrate, the oxygen content and thus the desired phase not yet being set exactly. This preliminary product must therefore be subsequently converted into the material with the desired superconducting phase by means of heat and oxygen treatment.

Ein spezielles Verdampfungsverfahren zur Herstellung von dünnen Schichten aus supraleitenden Hoch-T_c-Materialien der genannten Stoffsysteme mit hoher Stromdichte (Strom­ tragfähigkeit) ist die sogenannte Laserablation. Ein ent­ sprechendes Verfahren geht z. B. aus der eingangs genannten EP-A oder aus der DE-PS 38 22 502 hervor. Bei diesem be­ kannten Verfahren wird in einer Beschichtungskammer ein Target aus den Komponenten des supraleitenden Hoch-T_c-Ma­ terials (nachfolgend abgekürzt als: HTS-Material) mittels eines gepulsten Lasers abgedampft, wobei ein entsprechen­ der Teilchenstrom in Form einer Plasmawolke entsteht. Der hierfür einzusetzende Laser muß dabei eine ganz bestimmte Wellenlänge und Energiedichte haben und eine vorbestimmte Pulsenergie am Target gewährleisten. Außerdem muß eine Atmosphäre mit einem vorbestimmten Sauerstoffpartialdruck bei gleichzeitig vorbestimmten Temperaturverhältnissen eingehalten werden.A special evaporation process for the production of thin layers of superconducting high-T _c materials of the material systems mentioned with high current density (current carrying capacity) is the so-called laser ablation. A corresponding procedure goes z. B. from the aforementioned EP-A or from DE-PS 38 22 502. In this known method, a target from the components of the superconducting high-T _c material (hereinafter abbreviated as: HTS material) is evaporated in a coating chamber by means of a pulsed laser, with a corresponding particle flow in the form of a plasma cloud. The laser to be used for this must have a very specific wavelength and energy density and ensure a predetermined pulse energy at the target. In addition, an atmosphere with a predetermined oxygen partial pressure and at the same time predetermined temperature conditions must be maintained.

Das Substrat liegt hierbei auf der Heizfläche einer ent­ sprechenden Heizvorrichtung auf. Es ist so ausgerichtet, daß der Teilchenstrom des Plasmas etwa senkrecht auf seine zu beschichtende Oberfläche auftrifft. Es läßt sich dann erreichen, daß auf dem Substrat die gewünschte Phase des HTS-Materials zumindest teilweise direkt, d. h. in situ, ausgebildet wird. Bei der Herstellung derartiger Schichten oder Filme aus HTS-Material nach diesem bekannten Verfah­ ren der Laserablation zeigt sich jedoch, daß bis zu einige Mikrometer große Partikel unterschiedlichster Stöchiome­ trie auf der Filmoberfläche vorhanden sind oder zum Teil auch den Film durchsetzen. Die Filme haben deshalb eine solche Oberflächenrauhigkeit, daß z. B. ein definiertes Aufbringen einer Isolatorschicht oder eine Strukturierung im Sub-Mikrometer- Bereich über größere Flächen stark er­ schwert ist.The substrate lies on the heating surface of an ent speaking heater. It is designed that the particle flow of the plasma is approximately perpendicular to its surface to be coated. Then it can be achieve that the desired phase of the HTS materials at least partially directly, i.e. H. in situ, is trained. In the production of such layers or films made of HTS material using this known method Ren of laser ablation, however, shows that up to some Micrometer-sized particles of various stoichiomas or partially present on the film surface also enforce the film. The films therefore have one such surface roughness that z. B. a defined one Applying an insulator layer or structuring in the sub-micrometer range over large areas is sword.

Für einen Aufbau qualitativ hochwertiger Resonatoren und anderer Dünnschichtstrukturen unter Verwendung entspre­ chender HTS-Materialien ist es notwendig, auf demselben Substrat sowohl die eigentliche Resonatorstruktur als auch eine supraleitende Fläche aufzubringen. Deshalb ist die Präparation beidseitig beschichteter Substrate mit dem HTS-Material erforderlich, wobei beide Seiten optimale supraleitende Eigenschaften aufweisen müssen. Mit dem bekannten Verfahren der Laserablation ist die beidseitige stufigen Prozesses möglich. Hierzu wird zunächst das auf der Heizfläche der Heizvorrichtung liegende Substrat auf einer Flachseite (Vorderseite) beschichtet. Bei einer Be­ schichtung der anderen Flachseite (Rückseite) ergeben sich jedoch große Schwierigkeiten, eine gut-supraleitende Schicht aufzubringen, ohne die bereits beschichtete Vor­ derseite zu beschädigen. Diese Vorderseite muß nämlich mit ihrer HTS-Schicht unmittelbar auf die Heizfläche gelegt werden.For building high quality resonators and correspond to other thin-film structures using suitable HTS materials, it is necessary on the same Substrate both the actual resonator structure as well to apply a superconducting surface. That is why Preparation of substrates coated on both sides with the HTS material required, both sides optimal must have superconducting properties. With the known method of laser ablation is bilateral stage process possible. To do this, first open the on the heating surface of the heating device one flat side (front) coated. With a loading stratification of the other flat side (back) result however great difficulty being a good superconducting Apply layer without the already coated Vor damage the side. This front must be with their HTS layer placed directly on the heating surface become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die ge­ schilderten Schwierigkeiten bei dem bekannten Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen zumindest weitgehend zu vermeiden. Insbesondere sollen glatte Oberflächen der HTS- Schichten zu erhalten und mechanische sowie thermi­ sche Beschädigungen der HTS-Schichten bei einer beidseiti­ gen Beschichtung auszuschließen sein.The object of the present invention is therefore the ge described difficulties with the known method with the features mentioned at least largely to avoid. In particular, smooth surfaces of the Obtain HTS layers and mechanical as well as thermi Damage to the HTS layers on both sides coating must be excluded.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

• - daß das Substrat derart in der Beschichtungskammer ange­ ordnet ist, daß die Normale auf seiner Flachseite zumin­ dest annähernd senkrecht bezüglich der Ausbreitungsrich­ tung des Teilchenstromes ausgerichtet ist, und- That the substrate is so in the coating chamber is ordered that the normal at least on its flat side at least approximately perpendicular to the direction of propagation direction of the particle stream is aligned, and
• - daß die Heizvorrichtung zu einer Strahlungsheizung aus­ gestaltet ist.- That the heating device to radiant heating is designed.

Die mit dieser Ausgestaltung der Beschichtungseinrichtung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß die anzuwendende Strahlungsheizung eine Halterung des Sub­ strates an seinen nicht zu beschichtenden Seiten ermög­ licht. Damit kann das Substrat in der Beschichtungskammer derart gehalten werden, daß die durch die Laserablation entstehende Plasmawolke seitlich an beiden Substratflach­ seiten gleichzeitig entlangströmt und dort aufgrund von Diffusionsprozessen jeweils zu einer homogenen Beschich­ tung führt. Der Beschichtungsprozeß ist also einstufig. So präparierte, beidseitig beschichtete Substrate zeigen dann auf beiden Flachseiten die bei der einseitigen Beschich­ tung üblichen hohen Qualitätsmerkmale. Ein weiterer Vor­ teil dieser seitlichen, diffusionsgesteuerten Off-axis-Be­ schichtungsmethode liegt in der weitgehenden Vermeidung der normalerweise bei der Laserdeposition auftretenden typischen Laserpartikel. Dieser Vorteil ist selbstver­ ständlich auch für nur einseitig zu beschichtende Substra­ te gegeben.With this configuration of the coating device associated advantages are to be seen in particular in that the radiant heater to be used is a bracket of the sub strates on its sides not to be coated light. This allows the substrate in the coating chamber be held so that by laser ablation emerging plasma cloud on both sides of the substrate streams along at the same time and there due to Diffusion processes to a homogeneous coating tung leads. The coating process is therefore one-step. So prepared substrates coated on both sides then show on both flat sides the one-sided coating the usual high quality features. Another before part of this lateral, diffusion-controlled off-axis loading The stratification method is largely avoidance that normally occurs during laser deposition typical laser particles. This advantage is self-evident of course also for substrates to be coated on one side only given.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung gehen aus den Unteransprüchen her­ vor.Advantageous embodiments of the invention  Coating device arise from the subclaims in front.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 und 2 ein wesentlicher Teil der erfindungsgemäßen Beschichtungs­ einrichtung im Längsschnitt bzw. in Frontansicht schema­ tisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made below to the drawing, in FIGS. 1 and 2, an essential part of the coating device according to the invention is schematically illustrated in longitudinal section or in front view.

Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung, von der der in Fig. 1 dargestellte Teil allgemein mit 2 be­ zeichnet ist, wird von an sich bekannten Anlagen zur La­ serablation von supraleitenden Hoch-T_c-Materialien wie z. B. YBCO oder BSCCO ausgegangen (vgl. z. B. die eingangs genannte EP-A oder die "SPIE"-Konferenz, 9. 10.- 13. 10. 1989, St. Clara, USA, Beitrag von L. Schultz et al. mit dem Titel "Preparation and Characterisation of Pulsed Laser deposited HTSC-Films"). Mit der Einrichtung sind auf beliebigen Trägern, beispielsweise einem Substrat 3, in einer nur angedeuteten Beschichtungskammer 4 insbesondere Schichten oder Filme abzuscheiden, deren Sprungtemperatur T_c über 77 K liegt. Die hierfür geeignete Einrichtung um­ faßt einen Laser zur Erzeugung eines gepulsten Laser­ strahls, dessen Wellenlänge vorteilhaft im Ultraviolett- Bereich liegt. Mit dem Laserstrahl, dessen Pulsenergie mindestens 0,5 J, vorzugsweise mindestens 1,5 J pro Puls betragen sollte, muß eine vorbestimmte Energiedichte an einem Target zu erzeugen sein. Die erforderlichen Energie­ dichten sollten mindestens 1 J/cm² betragen und vorzugs­ weise über 3 J/cm² liegen. XeCl-Excimer-Laser können diese Forderungen erfüllen. Das Material des Targets enthält dabei mindestens die metallischen Komponenten des Stoff­ systems, dem das gewünschte metalloxidische Material mit der auszubildenden supraleitenden Hoch-T_c-Phase zuzuordnen ist. Insbesondere kann von einem sauerstoffhaltigen Tar­ getmaterial ausgegangen werden. Die Stöchiometrie der Zu­ sammensetzung des Targetmaterials braucht dabei nicht un­ bedingt identisch mit der der auszubildenden supraleiten­ den Hoch-T_c-Phase zu sein. Der vom Target mittels des La­ sers abgedampfte Teilchenstrom 5 des Targetmaterials ist in Fig. 1 durch gepfeilte Linien angedeutet.In the coating device according to the invention, of which the part shown in Fig. 1 is generally designated 2 be, is known from known systems for La serablation of superconducting high-T _c materials such. B. YBCO or BSCCO (see, for example, the aforementioned EP-A or the "SPIE" conference, October 9-13, 1989, St. Clara, USA, contribution by L. Schultz et al. entitled "Preparation and Characterization of Pulsed Laser deposited HTSC-Films"). The device can be used to deposit layers or films in particular on a carrier 3 , for example a substrate 3 , in a coating chamber 4 , which is only indicated, and whose transition temperature T _{c is} above 77 K. The device suitable for this comprises a laser for generating a pulsed laser beam, the wavelength of which is advantageously in the ultraviolet range. A predetermined energy density must be generated on a target with the laser beam, the pulse energy of which should be at least 0.5 J, preferably at least 1.5 J per pulse. The required energy densities should be at least 1 J / cm ² and preferably above 3 J / cm ² . XeCl excimer lasers can meet these requirements. The material of the target contains at least the metallic components of the material system to which the desired metal oxide material with the superconducting high-T _c phase to be formed is to be assigned. In particular, an oxygen-containing target material can be assumed. The stoichiometry of the composition of the target material need not necessarily be identical to that of the superconductors to be formed in the high-T _c phase. The particle stream 5 of the target material evaporated from the target by means of the laser is indicated in FIG. 1 by arrowed lines.

Bezüglich dieses Teilchenstroms 5 aus laserablatiertem Targetmaterial soll das Substrat 3 so in der Beschich­ tungskammer 4 angeordnet sein, daß die Normale N (vgl. Fig. 2) auf der zumindest einen zu beschichtenden Flachsei­ te 3a mindestens annähernd senkrecht bezüglich der Aus­ breitungsrichtung des Teilchenstroms 5 ausgerichtet ist. Um ein unbehindertes Beschichten z. B. der beiden gegen­ überliegenden Flachseiten 3a und 3b des Substrates 3 zu gewährleisten, ist das Substrat auf seiner dem Teilchen­ strom 5 abgewandten Seite außerhalb der Bereiche der Flachseiten 3a und 3b an einer entsprechenden Halterung 8 befestigt. Zu einer Optimierung der Schichtdickenhomogeni­ tät kann entweder die Halterung 8 mit dem zu beschichten­ den Substrat während der Deposition um eine senkrecht zu dem Teilchenstrom 5 und senkrecht zur Substratoberfläche liegende Achse A rotieren; oder aber man bringt vor dem Substrat 3 eine stabförmige Blende an, welche die dem Teilchenstrom 5 sonst direkt ausgesetzte Substratschmal­ seite 3c gegenüber dem Teilchenstrom abschattet. Gemäß der Darstellung der Zeichnung ist eine Drehung des Substrates über die Halterung 8 um die senkrecht zur Substratoberflä­ che 3a, 3b und damit senkrecht zur Zeichnungsebene ausge­ richtete Drehachse A angenommen. Einzelheiten einer ent­ sprechenden Halterung sind in Fig. 2 angedeutet.Regarding this particle stream 5 made of laser-ablated target material, the substrate 3 should be arranged in the coating chamber 4 in such a way that the normal N (cf. FIG. 2) on the at least one flat side 3 a to be coated is at least approximately perpendicular to the direction of expansion of the particle stream 5 is aligned. To unobstructed coating z. B. to ensure the two opposite flat sides 3 a and 3 b of the substrate 3 , the substrate is fixed on its side facing away from the particle stream 5 outside the areas of the flat sides 3 a and 3 b to a corresponding holder 8 . To optimize the layer thickness homogeneity, either the holder 8 with the substrate to be coated can rotate during deposition about an axis A lying perpendicular to the particle stream 5 and perpendicular to the substrate surface; or else one attaches a rod-shaped diaphragm in front of the substrate 3 , which shields the substrate narrow side 3 c, which is otherwise directly exposed to the particle stream 5, from the particle stream. According to the illustration of the drawing, rotation of the substrate via the holder 8 about the surface perpendicular to the substrate surface 3 a, 3 b and thus perpendicular to the plane of the drawing oriented axis of rotation A is assumed. Details of a speaking bracket are indicated in Fig. 2.

Bei der Laserablation des Targetmaterials und der Be­ schichtung das Substrates 3 werden in der Beschichtungs­ kammer 4 vorteilhaft besondere Verfahrensbedingungen ein­ gestellt, die eine Ausbildung der gewünschten Hoch-T_c-Pha­ se des Supraleitermaterials fördern oder gewährleisten. So sollte das Targetmaterial auf das Substrat 3 bei erhöhter Temperatur und einem Sauerstoff-Partialdruck zwischen 0,01 mbar und 10 mbar, vorzugsweise bei einem verhältnis­ mäßig hohen Partialdruck zwischen beispielsweise 0,2 mbar und 0,6 mbar abgeschieden werden. Dabei ist es außerdem von Vorteil, wenn am Substrat 3 eine Temperatur zwischen 400°C und 900°C, vorzugsweise zwischen 600°C und 800°C eingehalten wird. Diese Temperaturverhältnisse werden er­ findungsgemäß mittels einer Heizvorrichtung 10 gewährlei­ stet, die das Substrat 3 allein durch thermische Strahlung erwärmt. Beispielsweise ist als Heizvorrichtung ein das Substrat in einem vorbestimmten Abstand a umschließender Rohrofen geeignet, dessen Heizwicklung 11 spiralförmig an der hohlzylinderförmigen Wand der Heizvorrichtung angeord­ net ist. Die Zylinderachse A′ dieser Wand liegt dabei ebenfalls zumindest annähernd parallel zur Ausbreitungs­ richtung des Teilchenstromes 5.In the laser ablation of the target material and the coating Be loading the substrate 3 in the coating chamber 4 advantageous special process conditions, which promote or ensure the formation of the desired high-T _c -Pha se of the superconductor material. Thus, the target material should be deposited on the substrate 3 at an elevated temperature and an oxygen partial pressure between 0.01 mbar and 10 mbar, preferably at a relatively high partial pressure between, for example, 0.2 mbar and 0.6 mbar. It is also advantageous if a temperature between 400 ° C. and 900 ° C., preferably between 600 ° C. and 800 ° C., is maintained on the substrate 3 . According to the invention, these temperature conditions are guaranteed by means of a heating device 10 which heats the substrate 3 solely by thermal radiation. For example, a tube furnace surrounding the substrate at a predetermined distance a is suitable as the heating device, the heating winding 11 of which is arranged in a spiral on the hollow-cylindrical wall of the heating device. The cylinder axis A 'of this wall is also at least approximately parallel to the direction of propagation of the particle stream 5th

Wie aus Fig. 2 ferner zu entnehmen ist, verläuft die Drehachse A des Substrates 3 quer, d. h. radial durch die hohlzylinderförmige Wand der Heizvorrichtung 10. Deshalb muß die drehbare Halterung 8 des Substrates durch diese Wand entsprechend durchgeführt sein.As can also be seen from FIG. 2, the axis of rotation A of the substrate 3 runs transversely, ie radially through the hollow cylindrical wall of the heating device 10 . Therefore, the rotatable holder 8 of the substrate must be passed through this wall accordingly.

Gegebenenfalls kann für eine vollständige Ausbildung der gewünschten Hoch-T_c-Phase auch noch eine nachträgliche Sauerstoffbeladung der bereits auf dem Substrat 3 abge­ schiedenen Schicht(en) bei erhöhter Temperatur erforder­ lich sein. Hierbei liegen die Temperaturen im allgemeinen unter 600°C.If necessary, a subsequent oxygen loading of the layer (s) already deposited on the substrate 3 at elevated temperature may also be necessary for a complete formation of the desired high T _c phase. The temperatures here are generally below 600 ° C.

Für das Substrat 3 zu wählende Materialien sind vorteil­ haft solche, die eine Struktur mit Abmessungen ihrer Ein­ heitszellen haben, die zumindest in etwa das Ein- oder Mehrfache der entsprechenden Abmessungen der Achsen der auf ihnen aufgewachsenen Strukturen des supraleitenden Hoch-T_c-Materials ausmachen. Aus diesem Grunde ist im Falle von YBCO ein einkristallines oder zumindest stark texturiertes SrTiO₃- oder (Ba,Sr)Ti0₃-Substrat besonders vorteilhaft. Daneben sind ebenso auch andere Werkstoffe wie z. B. MgO, Al₂O₃, Y-stabilisiertes ZrO₂, Ta₂O₅, LaAlO₃, NdGaO₃ oder LaGaO₃ geeignet. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sind jedoch Hoch-T-Supraleitermaterialien nicht unbedingt nur auf derartigen texturierten Substraten abzuscheiden. Gegebenenfalls können als Substrat auch po­ lykristalline Schichten wie z. B. polykristallines, auf einer geeigneten Trägerstruktur aufgebrachtes SrTiO₃ vor­ gesehen werden. Als Substrate kommen insbesondere auch Si- Trägerstrukturen in Frage, die in bekannter Weise mit einer diffusionshemmenden Zwischenschicht, einer sogenann­ ten "Buffer-Layer", überzogen sind.For the substrate 3 materials to be selected are advantageous those that have a structure with dimensions of their unit cells, which make up at least approximately one or more times the corresponding dimensions of the axes of the structures of the superconducting high-T _c material grown on them . For this reason, a single-crystal or at least strongly textured SrTiO ₃ or (Ba, Sr) Ti0 ₃ substrate is particularly advantageous in the case of YBCO. In addition, other materials such as. B. MgO, Al ₂ O ₃ , Y-stabilized ZrO ₂ , Ta ₂ O ₅ , LaAlO ₃ , NdGaO ₃ or LaGaO _{3 are} suitable. With the device according to the invention, however, high-T superconductor materials are not necessarily to be deposited only on such textured substrates. If necessary, the substrate can also be po lycrystalline layers such as. B. polycrystalline, applied to a suitable support structure SrTiO ₃ can be seen before. Si substrates, which are coated in a known manner with a diffusion-inhibiting intermediate layer, a so-called “buffer layer”, are particularly suitable as substrates.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich also ein insbesondere einstufiger Präparationsprozeß realisieren, bei dem die beiden Seiten 3a und 3b des Substrates 3 gleichzeitig unter identischen Präparationsbedingungen be­ schichtet werden und somit auch beide supraleitende Schichten gleiche, der einseitigen Beschichtung vergleich­ bare supraleitende Eigenschaften aufweisen. Gemäß einem entsprechenden konkreten Ausführungsbeispiel konnten auf den beiden Flachseiten eines einkristallinen SrTiO₃-Sub­ strates folgende Qualitätsmerkmale erreicht werden, näm­ lich ein epitaktisches Schichtwachstum, eine hohe Sprungtemperatur T_c (bei YBCO etwa 90 K), eine geringe Über­ gangsbreite der Sprungtemperaturkurve (mit Δ T < 1 K) und eine hohe kritische Stromdichte (j_c < 10⁶ A/cm² bei 77 K im Nullfeld).With the inventive measures, that is, a particular one-stage preparation process can be realized, in which the two sides 3 a and 3 of the substrate 3 b at the same time under identical preparation conditions be be coated and thus same both superconducting layers of the single-sided coating comprise comparative bare superconducting properties. According to a corresponding specific exemplary embodiment, the following quality features could be achieved on the two flat sides of a single-crystalline SrTiO ₃ substrate, namely epitaxial layer growth, a high transition temperature T _c (about 90 K for YBCO), a small transition width of the transition temperature curve (with Δ T <1 K) and a high critical current density (j _c <10 ⁶ A / cm ² at 77 K in the zero field).

Claims (6)

1. Einrichtung zur Beschichtung mindestens einer Flachsei­ te eines Substrates mit einem metalloxidischen Supralei­ termaterial mit hoher Sprungtemperatur, wobei die Einrich­ tung,

• - eine Beschichtungskammer mit einer Heizvorrichtung zur Aufheizung des Substrates sowie,
• - eine Laserablationsvorrichtung zur Erzeugung eines Teil­ chenstromes aus einem entsprechenden Supraleitermaterial oder einem Vorprodukt dieses Materials enthält, dadurch gekennzeichnet,
• - daß das Substrat (3) derart in der Beschichtungskammer (4) angeordnet ist, daß die Normale (N) auf seiner Flachseite (3a, 3b) zumindest annähernd senkrecht bezüg­ lich der Ausbreitungsrichtung des Teilchenstromes (5) ausgerichtet ist, und
• - daß die Heizvorrichtung (10) zu einer Strahlungsheizung ausgestaltet ist.

1. Device for coating at least one flat face of a substrate with a metal oxide superconductor material with a high crack temperature, the device,

• a coating chamber with a heating device for heating the substrate and
• contains a laser ablation device for generating a partial current from a corresponding superconductor material or a preliminary product of this material, characterized in that
• - That the substrate ( 3 ) is arranged in the coating chamber ( 4 ) that the normal (N) on its flat side ( 3 a, 3 b) is at least approximately perpendicularly bezüg Lich the direction of propagation of the particle stream ( 5 ), and
• - That the heating device ( 10 ) is designed for radiant heating.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat (3) außerhalb des Bereichs der zu beschichtenden mindestens einen Flach­ seite (3a, 3b) an einer Halterung (8) befestigt ist, mit der es um eine zumindest annähernd senkrecht zur Ausbrei­ tungsrichtung des Teilchenstromes (5) liegenden Achse (A) drehbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the substrate ( 3 ) outside the region of the at least one flat side to be coated ( 3 a, 3 b) is attached to a holder ( 8 ) with which it is at least approximately axis (A) lying perpendicular to the direction of expansion of the particle stream ( 5 ) is rotatable. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dem Teilchenstrom (5) zugewandte, nicht zu beschichtende Seite (3c) des Substra­ tes (3) mittels einer stabförmigen Blende bezüglich des Teilchenstromes abgeschattet ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the particle stream ( 5 ) facing, not to be coated side ( 3 c) of the substrate ( 3 ) is shaded by means of a rod-shaped aperture with respect to the particle stream. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heiz­ vorrichtung (10) rohrförmig ausgebildet ist, wobei deren Zylinderachse (A′) zumindest annähernd parallel zur Aus­ breitungsrichtung des Teilchenstromes (5) ausgerichtet ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating device ( 10 ) is tubular, the cylinder axis (A ') is at least approximately parallel to the direction of spread of the particle stream ( 5 ). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Sub­ strat (3) mittels der Heizungsvorrichtung (10) eine Tempe­ ratur zwischen 400°C und 900°C, vorzugsweise zwischen 600°C und 800°C, eingestellt ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the sub strat ( 3 ) by means of the heating device ( 10 ) a temperature between 400 ° C and 900 ° C, preferably between 600 ° C and 800 ° C , is set. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Be­ schichtungskammer (4) ein Sauerstoff-Partialdruck zwischen 0,01 mbar und 10 mbar, vorzugsweise zwischen 0,2 mbar und 0,6 mbar eingestellt ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the loading chamber ( 4 ) an oxygen partial pressure between 0.01 mbar and 10 mbar, preferably between 0.2 mbar and 0.6 mbar is set.