Microprobe EELS Study of Oxygen Non-Stoichiometry in High Tc $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$ Grain Boundaries

전자에너지손실분광법(EELS)을 이용한 $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$ 고온초전도체 쌍결정 경계에서의 산소 조성변화 연구

2-3nm의 공간분해능을 갖는 전자에너지손실분광법(Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS)을 이용하여, 전기적 특성조사된 YBa2Cu3O7-$\delta$ 고온초전도체 쌍결정의 결정경계(grain boundary)에서 산소의 조성변화를 조사하였다. Misorientation angle이 $14^{\circ}$, $28^{\circ}$,$ 30^{\circ}$인 3개의 쌍결정 중에서 Josephson junction 특성을 보인 $28^{\circ}$ 및 $30^{\circ}$결정경계에서의 oxygen 1s absorption edge는 결정내부에서의 oxygen 1s absorption edge와 매우 다름을 알 수 있었다. 이는 결정경계에서의 산소조성이 결정내부에 비해 낮음을 의미하며, 그 영역이 결정경계 부근 20-40nm로, coherence length에 비해 큼을 알 수 있다. 반면에, flux pinningxmr성을 보인 $14^{\circ}$결정경계에서의 oxygen 1s absorption edge는 결정내부에서와 별 차이를 보이지 않았다. 따라서 일반적으로 관찰되어온, misorientation angle이 큰 결정경계에서의 Josephson junction 특성은 결정경계 부근에서 산소의 조성이 낮아지는데에 기인하며, 그 원인은 결정경계면을 통해 산소가 out-diffusion되기 때문인 것으로 생각된다.