Структура, морфология, транспорт и механизм потери кислорода в тонких пленках YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$, полученных импульсным лазерным напылением со скоростной фильтрацией эрозионного факела

Экспериментально обнаружили по рентгеноструктурным и транспортным характеристикам и морфологии в СЭМ, перестройку структуры пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ толщиной 100–200 nm при импульсном лазерном напылении с частотой 4–33 Hz скоростной фильтрации эрозионного факела от времени осаждения, скорости отфильтрованных частиц на подложки SrTiO$_3$(100) при 730–750$^\circ$C. Пленки или их часть, прилегающая к подложке, после осаждения имели в составе структуры кристаллы размером 3–10 nm, допированные кислородом, как и мишень с $\delta$ = 0.08. При продолжительности осаждения от 10 до 60 min на поверхности пленок происходил рост правильных пирамид с треугольными и четырехугольными основаниями размером от 20 до 500 nm в основании и спиральных с многоугольными основаниями. Максимальная потеря кислорода до $\delta$ = 0.35 и снижение температуры окончания сверхпроводящего перехода $T$ ($R$ = 0) до 77.4 K совпадало по времени напыления с появлением на поверхности спиральных пирамид высотой до 100 nm. Установленные факты предполагают механизм обеднения верхних слоев тонких пленок YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ кислородом через образование и рост на их поверхности пирамид с кислородным дефицитом. Допирование кислородом и нанокристаллов, и правильных пирамид размером от 20–300 nm в пределах $\delta$ = 0.08–0.15 обеспечивало $T$ ($R$ = 0) = 84–87 K при ширине сверхпроводящего перехода $\Delta T$ = 2.5–3.5 K.