Thin film deposition of arsenic free pnictide superconductors

The aim of this work is the thin film deposition of arsenic free pnictide superconductor by reactive molecular beam epitaxy (r-MBE). Starting from the so-called '1111'-phase, it is attempted to deposit LaNiBiO1-x on MgO substrates. The deposited polycrystalline films are characterized by X-ray diffraction and four-point resistivity measurement, phase pure, single crystal layers are, however, not realized due to the required oxidation conditions. Therefore, the focus is placed on oxygen-free layers and it is a so-called '122'-phase, La1-xNi2Bi2 deposited. During the process parameters optimization of this phase, the so-called '112'-phase, LaNi1 XBi2, is discovered. The procedure of the process parameters optimization for the deposition of the new pahse is described in detail. The single-crystal, epitaxial layers are analyzed using X-ray diffractometer, four-point resistivity measurement and SQUID magnetometer. The layers are superconducting below 4K. The influence of the Ni and the Bi content is examined. In addition the La is substituted by Ce, which results in an increase of superconducting transition temperature. Here, too, the influence of the Ni and Bi content is examined.

Ziel dieser Arbeit ist die Dünnschichtabscheidung arsenfreier Pniktidsupraleiter mittels reaktiver Molekularstrahlepitaxie (engl. reactive molecular beam epitaxy, r-MBE). Ausgehend von der sogenannten '1111'-Phase wird versucht, LaNiBiO1-x auf einkristallinen MgO Substraten abzuscheiden. Die abgeschiedenen polykristallinen Schichten werden mittels Röntgendiffraktometrie und Vier-Punkt-Widerstandsmessung charakterisiert, phasenreine, einkristalline Schichten werden allerdings aufgrund der nötigen Oxidationsbedingungen nicht realisiert. Daher wird anschließend der Fokus auf sauerstofffreie Schichten gelegt und es wird eine sogenannte '122'-Phase, La1-xNi2Bi2, abgeschieden. Während der Prozessparameteroptimierung wird eine neue Phase, die sogenannte '112'-Phase, ein LaNi1-xBi2, entdeckt. Das Vorgehen der Prozessparameteroptimierung zur Abscheidung dieser neuen Pahse wird detailliert beschrieben. Die einkristallinen, epitaktischen Schichten werden mittels Röntgendiffraktometer, Vier-Punkt-Widerstandsmessung und SQUID-Magnetometer untersucht. Die Schichten sind unterhalb von 4 K supraleitend. Der Einfluss des Ni- sowie des Bi-Gehalts werden untersucht. Anschlißend wird das La durch Ce substituiert, was eine Steigerung der supraleitenden Sprungtemperatur zur Folge hat. Auch hier wird der Einfluss des Ni- und Bi-Gehalts untersucht.