Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit werden die keramischen Kuprate
RBa2Cu3O7
(R=Y,Pr) mit Mikro- und Makro-Raman-Spektroskopie studiert.
Zunächst werden Raman-Analysen eingesetzt, um dünne Filme des
Hochtemperatursupraleiters YBa2Cu3O7 hinsichtlich ihrer
Oberflächenmorphologie und Epitaxie zu charakterisieren. Dann werden
die gewonnenen Erkenntnisse für Mikro-Raman-Untersuchungen
von strukturierten Bauelementen benutzt und die Ergebnisse mit
denen anderer Analyseverfahren wie der Raster-Laser-Mikroskopie
verglichen. Raman-Analysen von magnetischen Anregungen in
Y1-xPrxBa2Cu3O7
haben schließlich das Ziel, einen tieferen Einblick in den Mechanismus
der Hochtemperatursupraleitung zu gewinnen. Um diese Anregungen,
die sich über einen weiten Energiebereich erstrecken, quantitativ mit
Raman-Spektroskopie erfassen zu können, mußte eine exakte Eichung
des Aufbaus durchgeführt werden. Für die genannten, oft langwierigen
Untersuchungen war es nötig, die Datenaufnahme und ihre Auswertung
weitgehend zu automatisieren.
Die untersuchten YBa2Cu3O7-Schichten werden mittels gepulster
Laserdeposition hergestellt
und weisen je nach Herstellungsparametern verschiedenartige
Ausscheidungen auf. Die Zusammensetzung dieser Teilchen wird anhand ihrer
Mikro-Raman-Spektren identifiziert. Die supraleitenden Eigenschaften der
Filme hängen eng mit ihrer epitaktischen Qualität zusammen. Es wird
ein Modell entwickelt, das die Epitaxie durch drei Parameter
beschreibt, welche durch Raman-Spektroskopie ermittelt werden können.
Einige typische Bestandteile von Magnetometern, wie Durchkontaktierungen,
Josephson-Rampen-Kontakte und Überkreuzungen, werden ortsaufgelöst
mit Raster-Mikro-Raman-Spektroskopie und Raster-Laser-Mikroskopie
hinsichtlich ihrer epitaktischen und elektrischen Eigenschaften untersucht.
Es wird ein Zusammenhang zwischen dem Strukturierungsprozeß und der
Schichtqualität aufgezeigt, sowie die Verteilung der supraleitenden
Strompfade dargestellt. Schließlich wird an einer Überkreuzung eine
direkte Korrelation epitaktischer und supraleitender Eigenschaften
gefunden.
Magnetische Anregungen in Y1-xPrxBa2Cu3O7-Einkristallen
und -Filmen werden mit
Hilfe resonanter und temperaturabhängiger Raman-Spektroskopie
untersucht und mit theoretischen Modellen verglichen. Es gelingt,
die Existenz von Spinfluktuationen in der supraleitenden Phase nachzuweisen.
In the present work the ceramic cuprates RBa2Cu3O7 (R=Y,Pr) are studied with micro- and macro-Raman spectroscopy. First, Raman spectroscopy is used in order to characterize thin films of the high temperature superconductor YBa2Cu3O7 with respect to their surface morphology and epitaxy. Second, the obtained findings are extended to micro-Raman investigations of patterned devices and the results are compared to other techniques like scanning-laser microscopy. Finally, Raman analyses of magnetic excitations in Y1-xPrxBa2Cu3O7 aim at a deeper insight into the mechanisms of high-temperature superconductivity itself. In order to studythese excitations quantitatively an exact calibration of the setup had to be performed. Investigations mentioned above are very lengthy in time and thus automated measurements and data evaluations were necessary. The investigated YBa2Cu3O7 layers are prepared with pulsed-laser deposition and commonly exhibit different kinds of precipitates depending on the deposition conditions. The composition of these particles is identified by their micro-Raman spectra. The properties of superconducting films are closely connected to their epitaxial quality. There is developed a model that describes the epitaxy by three parameters which can be determined by Raman spectroscopy. Some typical components of superconducting magnetometers like via-contacts, ramp-type Josephson junctions, and crossovers are investigated with high spatial resolution by scanning micro-Raman spectroscopy and scanning-laser microscopy with respect to their epitaxial and electrical properties. A connection between the patterning process and the film quality is pointed out. Furthermore, the distribution of superconducting current paths is displayed. Finally, a direct correlation of epitaxial and superconducting properties is found. Magnetic excitations in Y1-xPrxBa2Cu3O7 single crystals and films are investigated by resonant and temperature dependent Raman spectroscopy and are compared to theoretical models. The existence of spin fluctuations is successfully proved in superconducting samples.