(Y123) powders for the fabrication of bulk superconductors were synthesized by the powder reaction method using (99.9% purity), (99.75%) and CuO (99.9%) powders. The raw powders were weighed to the cation ratio of Y:Ba:Cu=1:2:3, mixed and calcined at in air with intermediate repeated crushing steps. It was found that the formation of Y123 powder was more sensitive to reaction temperature than reaction time. The calcined Y123 powder and a mixture of (Y123 + 0.25 mole + 1 wt.% , (Y1.5)) were used as raw powders for the fabrication of poly-grain or single grain superconductors. The superconducting transition temperature () of the sintered Y123 sample was 91 K and the transition width was as large as 11 K, whereas the of the melt-grown Y1.5 sample was 90.5 K and the transition width was 3.5 K. The critical current density () at 77 K and 0 T of the sintered Y123 was 700 , whereas the of the top-seeded melt growth (TSMG) processed Y1.5 sample was . The magnetic flux density (H) at 77 K of the TSMG-processed Y123 and Y1.5 sample showed the 0.53 kG and 2.45 kG, respectively, which are 15% and 71% of the applied magnetic field of 3.5 kG. The high H value of the TSMG-processed Y1.5 sample is attributed to the formation of the larger superconducting grain with fine Y211 dispersion.

(001) SrTiO3(STO) 기판위에 고온초전도 YBa2Cu3O7-x(YBCO)박막을 이용한 계단형 모서리 임계접합을 제조하였다. STO (100) 단결정 기판위에 계단형 모서리(step-edge)를 제작하기 위한 이온밀링 마스크로 plasma enhanced chemical vapor deposition방법으로 증착된 diamond-like carbon (DLC) 박막을 사용하였고, oxygen reactive ion etch 방법으로 건식식각하였다. 이렇게 제작된 계단형 모서리 기판위에 c-축 수직한 YBCO 박막과 STO박막을 pulsed laser deposition방법으로 에피텍셜하게 증착하였다. 계단의 상층과 하층에서 모두 임계가 형성되었으며 이 접합의 임계온도는 77 K 이상이었고 16K에서 ICRnproducts가 7.5mV, 77 K에서 0.3mV의 값을 나타내었다. 이들 전류-전압 특성은 two noisy resistively shunted Josephson junction 모델을 잘 만족하였다.

YBa2Cu3O7-y (123) 초전도체에서 은 입자의 미세분산을 얻고자 말릭산을 사용한 발화합성과 고상반응법으로 123와 123-Ag 복합 초전도분말을 제조하였다. 발화합성분말을 원료로 사용할 시 마이크론 미만의 미세한 123 분말과 은 분말의 복합체를 얻을 수 있었다. 원료로 사용된 산화은(Ag2O) 분말은 발화합성과정 중금속 은으로 환원되었다. 원료분말에 첨가된 금속 은에 의한 반응 물질간의 확산 촉진으로 123상이 단시간내에 생성되었고 입자성장도 촉진되었다. 발화합성법으로 제조한 시편은 기계적 혼합공정으로 제조한 시편에 비해 은 입자들은 미세하게 분산시킬 수 있어서 초전도체의 임계전류밀도가 향상되었다.

Ar 이온 식각법을 이용하여 (001) SrTiO3(STO) 단결정 기판 위에 200nm 높이의 계단형 모서리를 제작하였다. 계단식은 입사하는 Ar 이온 빔에 대한 Ar 이온 입사각과 마스크 회전각을 조절함으로써 38˚-70˚의 넓은 범위로 제어할 수 있었다. 초전도 YBa2Cu3O7-δ박막은 계단이 있는 STO 기판 위에 펄스레이저 증착법을 이용하여 증착하였으며, 박막의 두께는 계단 높이에 대한 박막의 두께비가 0.5-1.2가 되도록 하였다. 계단형 모서리 조셉슨 접합의 임계전류밀도와 IcRn값은 77K에서 각각 104A/cm2, 70-200μV이었다.

융체방사법으로 제작한 YB a2C u3A g15과 YbB a2C u3A gx(x=5, 16 and 53) 예비 합금 리본(precursor alloy ribbon)을 263~322˚C에서 산화시키고, 산소 1기압 온도 872~890˚C에서 열처리하였다. 또한 약 10개의 리본을 층으로 쌓아 프레스로 압축.접착시켜 다층 시편(multilayered specimen)을 제작하였다. 이 다충 시편도 위의 리본과 같은 조건에서 열처리하였다. YB a2C u3 O7-δ 혹은 YbB a2C u3 O7-δ상이 모든 리본과 모든 다층 시편에서 형성되었다. 이 1-2-3상들은 모든 리본에서 집합조직(texture)을 나타내지 않았으나, 다층 시편들에서는 약간의 집합조직을 나타내었다. 모든 리본은 0 자장 77K에서 임계 전류 밀도 JC가 0을 나타내었다. 다층 시편 중에서 YB a2C u3A g15과 YbB a2C u3A g16시편이 각각 260, 180A/cm2의 임계 전류 밀도를 나타내었다. 여러 리본들 중에서 YB a2C u3A g15 과 YbB a2C u3A g16 리본이, 프레스 변형으로 집합조직을 가지게 함으로써 향상된 JC를 가진 초전도 산화물을 만들 수 있는 적절한 조성을 가지고 있다. 다층 YB a2C u3A g15 시편의 개시 임계 온도 ( Ton )는 92K 이었으며, 다층 YbB a2C u3A gx(x=5, 16 and 53)의 Ton 은 88~90K이었다.

YBa2Cu3O7-x결정입계 접합을 이용한 마이크로파 감지소자 YBa2Cu3O7-x초전도체 박막을 화학증착법을 이용하여 LaAIO3단결정 위에 증착하여 임계온도 90K이상 임계전류밀도 105/A cm2(77K) 이상의 우수한 박막을 제작하였다. 이를 포토작업과 이온밀링을 실시하여 수 마이크로미터 크기의 브릿지 형태로 만든 후 이들의 전류전압 특성을 조사하였다. 브릿지에 입사된 마이크로파의 크기에 따라 브릿지 간의 임계전류값의 저하가 관찰되었으며 동시에 샤피로스텝을 관찰할 수 있었다.

a-측으로 배향된 YBa2Cu3O7-δ 고온 초전도 박막을 LaAIO3(100)단결정 기판에 이중 타게트 off-axis rf마그네트론 스퍼터링법으로 증착하였다. 박막은 기판온도(Ts)590˚C와 680˚C사이에서 단일공정으로 증착하는 one-step방법과, 590˚C의 저온에서 a-축으로 배향된 YBCO박막(두께-30nm)을 면저 만들어 틀로 작용시킨 후 그 틀위에 나머지 부분을 기판온도를 승온하면서 증착하는 방법인 two-step방법 등 두 가지 방법을 사용하여 증착시켰다. one-step방법에서는 Ts가 증가함에 따라 감소하였으며, (00 ℓ)피크는 증가하였다. Two-step방법으로 증착한 박막은 증착속도가 감소함에 따라 (h00)피크가 우세하게 나타났다. 박막의 미세구조는 a-축, c- 축 배향성이 혼재하여 핀홀과 같은 결함들이 생성되었다. 모든 경우 Ts가 감소함에 따라 a-축 배향성은 우세하였으나 전기적 특성은 저하되었고, 긴 전이온도 폭을 가졌다.

본 연구에서는 orthorhombic결정구조를 갖는YBa2Cu3 O7-x에대해[001-110-110]을 잇는 표중 ECP map을 작성하였고 이에 대한 지수를 결정하였다. 그 후, 소성가공으로 배향화시킨 산화물 추전도체의 결정입 방위분포를 개개의 결정입에 대하여 정량화할 수 있는 ECP(electron channeling pattern)법으로 해석하여 임계전류밀도(jc)와 결정배향도의관계를 조사하였다. 실온에서 압축한 tape에 대해 JC를 측정한 결과, tape의 두께감소에 따라JC는 크게 증가하였으며 이는 tape의 두께가 감소함에따라 결정립의 (001) 배향도가 높아진데 기인한 것임을 ECP로 방위해석한 결과 알 수 있었다. 또한 고온에서 50% 압축변형시킨 시료의 경우도 강한 c축배향이 나타남을 ECP로 방위해석한 결과 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 ECP법을 이용한 결정방위 해석법은 JC등 초전도특성이 결정방위분포에 의존하는 산화불 초전도체의 조직제어 연구 등에 유효하게 응용될 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 특히 박막이나 tape 등 크기가 작은 시료의 방위해석에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.