Hochtemperatursupraleiter (1)

Hochtemperatursupraleiter (HTSL) werden aus den pulverförmigen Ausgangsmaterialien mit Press- und Sinterverfahren in Tablettenform hergestellt. Beim Sintern - einem Brennvorgang, der bei etwa 900 Grad Celsius durchgeführt wird - erfolgt eine Umlagerung und Verdichtung des Materials. Es bilden sich Kristallite, die miteinander verschweißt sind. Für wissenschaftliche Untersuchungen, die dazu beitragen, die supraleitenden Eigenschaften besser zu verstehen, sind große Kristalle besser geeignet. Daher wird in zahlreichen Forschungslabors intensiv daran gearbeitet, möglichst große Kristalle zu züchten.

Doch auch dünne HTSL-Schichten sind von Interesse. Zu ihrer Herstellung gibt es verschiedene Methoden, z. B. die Laserabtragung. Dabei bestrahlt man eine Tablette aus dem Material eines Hochtemperatursupraleiters, die sich in einer Vakuumkammer mit etwas Sauerstoff befindet, mit ultravioletten Laserpulsen. Die Lichtpulse werden in der Oberfläche der Keramiktablette absorbiert und erhitzen das Material so stark, dass es verdampft und abgetragen wird. Die abgelösten Atome fliegen über eine Strecke von wenigen Zentimetern zum Substrat, das beschichtet werden soll. Dabei stoßen sie mit den Sauerstoffmolekülen zusammen und erzeugen ein leuchtendes Plasma. In Abb. 3.3.16 erkennt man eine Heizwendel, die das hier benutzte Magnesiumoxidsubstrat auf ungefähr 800 °C erhitzt. Bei dieser Temperatur sind die Atome auf dem Substrat beweglich und ordnen sich kristallin an. Auf dem Substrat wächst eine atomare Schicht des Hochtemperatursupraleiters (im Bild Yttriumkuprat) nach der anderen auf. Innerhalb weniger Minuten erhält man bei regelmäßigem Beschuss der Tablette mit Laserpulsen dünne Schichten von einigen zehntausendstel Millimeter Dicke, die aus Kristalliten von sehr guter Qualität bestehen.