• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
54 staiano bachelor_sputtering of nb3_sn multilayers_enzo palmieri
 

54 staiano bachelor_sputtering of nb3_sn multilayers_enzo palmieri

on

  • 629 views

This work has consisted in the production of Nb3Sn multilayer samples on niobium and sapphires substrates, and the subsequent interdiffusion by annealing. The multilayer deposition was made with two ...

This work has consisted in the production of Nb3Sn multilayer samples on niobium and sapphires substrates, and the subsequent interdiffusion by annealing. The multilayer deposition was made with two planar magnetrons with targets, respectively in Niobium and Thin, and a rotary plate, equidistant from the target, that contains the samples. The possibility to control the magnetrons current intensity permits to deposit thin films from the stoichiometry desired. Successively, the samples are annealed at 950°C and characterized.
The study on the samples is essential in order to inquire the productive method to use for the niobium cavities. Up to now, previous works have produced Nb3Sn multilayer samples only on sapphire, not on niobium. Indeed, the deposition on Nb represents a lacking plug within the huge puzzle of the comprehension of the mechanism of the superconductive power of Nb3Sn.
The deposition of Nb3Sn directly on niobium substrate has not been experienced, yet. In this way, it is possible to study the microstructural and superconductive properties of the film to have indications and then extend the deposition technique inside the cavities.

Statistics

Views

Total Views
629
Views on SlideShare
628
Embed Views
1

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

1 Embed 1

http://www.slideshare.net 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    54 staiano bachelor_sputtering of nb3_sn multilayers_enzo palmieri 54 staiano bachelor_sputtering of nb3_sn multilayers_enzo palmieri Presentation Transcript

    • For this and many more thesis, visit the free download area on: http://www.surfacetreatments.it/ http://www.slideshare.net/PalmieriProfEnzo
    • UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN. CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN SCIENZA DEI MATERIALI DEPOSIZIONE DI FILM SUPERCONDUTTIVI DI Nb3Sn PER MULTILAYER SPUTTERING E POST- ANNEALING Relatore Candidato Prof.Vincenzo Palmieri Andrea Staiano Correlatore Dott. Antonio A. Rossi 19 Giugno 2009
    • Cavità acceleratrici in RF La cavità è un dispositivo costruito con materiale conduttivo in grado di immagazzinare energia sottoforma di OEM stazionarie ed oscillanti ad una frequenza w0 l’energia immagazzinata è sfruttata per accelerare i fasci di particelle I fattori caratterizzanti una cavità risonante sono: Vacc U G Eacc  Q0  2 0  d Pd RS
    • Cavità acceleratrici in RF Sfruttando le proprietà superconduttive di alcuni materiali, quale il niobio, è possibile raggiungere campi acceleranti più elevati, esendo la resistenza superficiale inferiore rispetto ad un normal-conduttore
    • Materiali SC per cavità risonanti Tc (Nb) = 9,25K TC Top I  I 0e Top = 1,8K Lavorare a T > 4,2K evitando il raffreddamento con He superfluido Composti A15
    • I composti A15 Composti A3B Gruppo spaziale: Pm3n – Oh3 B: cubico a corpo centrato (ccc) A: disposti lungo <100>, <010> e <001> A: metalli transizione IV, V e VI colonna (Ti,Zr,V,Nb,Cr..) B: metalli III e IV colonna o metalli nobili (Al,Ga,Ge,Sn,Si, o Au,Pt,..) rA rA 1 Sperimentalmente: 0,84  rB  1,12 rB
    • Nb3Sn Sn: cubico a corpo centrato Nb: catene lungo <100> <010> <001> TC = 18K Fasi esistenti Nb(1-b)Snb 0,18  b  0,25 Nb6Sn5 NbSn2
    • PARTE SPERIMENTALE Deposizione di multilayer (ML) di Nb e Sn da magnetron planari e successivo annealing Obbiettivi Configurazione del sistema di deposizione Procedura sperimentale Analisi e caratterizzazione dei film ottenuti: Profilometro SEM TC XRD
    • Obbiettivi La tecnica ML era stata sperimentata SOLO su substrati di zaffiro; È nostro interesse studiare ed approfondire la tecnica di deposizione su substrati di Nb Mettere a punto una tecnica produttiva efficiente per cavità risonanti SC
    • Configurazione del sistema di deposizione
    • Configurazione del sistema di deposizione Magnetron Movimentazione piatto portacampioni raffreddamento
    • Procedura sperimentale ZAFFIRI NIOBIO
    • Procedura sperimentale Pulizia Montaggio dei substrati Deposizione del film ML Annealing
    • Procedura sperimentale Montaggio dei substrati Su ogni faccia del piatto: 1 substrato in Nb 3 substrati in zaffiro 2 substrati in zaffiro mascherati
    • Procedura sperimentale Deposizione del film ML Vuoto di base: 10-9 mbar Vuoto di proccesso: p(Ar) = 8 10-3 mbar 1. Strato cuscinetto in Nb per 2’30” INb = 1,23 A ; ISn = 0 A 2. ML di Sn e Nb per 20’ INb = variabile; ISn = 0,15 A 3. Overlayer di Nb per 4’ INb = 1,23 A ; ISn = 0 A Sessione I Sessione II INb [A] 1,50 0,15 ISn [A] 1,80 0,15 INb /ISn 10 12
    • Procedura sperimentale Annealing Da ogni deposizione vengono trattati termicamente 3 campioni (1 Nb e 2 zaffiri) 1 Nb + ML Nb e Sn con INb/ISn = 10 2 zaffiri + ML Nb e Sn con INb/ISn = 10 1 Nb + ML Nb e Sn con INb/ISn = 12 2 zaffiri + ML Nb e Sn con INb/ISn = 12 Trattamento termico a 950°C per 30’
    • Analisi e caratterizzazione Profilometro t SessioneI  1650 25nm t SessioneII  1735 5nm SEM
    • Analisi e caratterizzazione Misura della TC Equazione di Matthiessen  (T )  th (T )  res R(300K ) RRR  R(20K )
    • Analisi e caratterizzazione Misura della TC T( 90%)  T(10%) TC  2 T( 90%)  T(10%) TC  2 R (300K ) RRR  R ( 20K ) TC TC RRR INb = 1,5 A 15,6 0,8 1,73 (Sessione I) 15,5 1,0 1,68 INb = 1,8 A 15,0 1,3 1,03 (Sessione II) 14,6 1,7 1,13
    • Analisi e caratterizzazione XRD - zaffiro
    • Analisi e caratterizzazione XRD - Nb
    • Conclusioni Spessore depositato: 1500 – 1700 nm TC(BEST) = 15,6 K e TC = 0,8 K; RRR< 2 TC (Nb3Sn) = 18 K La presenza di fasi spurie (Nb, NbSn2, Nb2C) pregiudicano le proprietà SC dei campioni INb = 1,8 A (Sessione II)  eccesso di Nb compromette la qualità del film
    • Conclusioni I risultati ottenuti hanno confermato le potenzialità della tecnica ML Deposizione su Nb presenta le stesse caratteristiche dei film su zaffiro È necessario continuare la ricerca sulla tecnica ML per ottimizzarla alle cavità risonanti
    • Sviluppi futuri
    • Appendice A: I composti A15 1953: Hardy & Hulm, V3Si con TC = 17,1K 1954: Nb3Sn, Nb3Al, Nb3Ga e Nb3Ge
    • Appendice A Dalla teoria BCS:  1  TC  1,14 D exp   D E    *    F  Per i metalli di transizione: EF  ne a 23 ne a Numero di elettroni di valenza per atomo
    • Appendice A L’alta TC dei materiali A15 è dovuta alle catene di atomi A lungo le tre direzioni principali, generando una densità elettronica monodimensionale nella banda d Rottura della continuità: Impurezze: arrotondamento picchi DOS Sost. B con A: creazione di una banda d competitiva che sottrae e-
    • Appendice B
    • Appendice C
    • For this and many more thesis, visit the free download area on: http://www.surfacetreatments.it/ http://www.slideshare.net/PalmieriProfEnzo