JPH01112614A - 超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
超電導薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH01112614A JPH01112614A JP62268583A JP26858387A JPH01112614A JP H01112614 A JPH01112614 A JP H01112614A JP 62268583 A JP62268583 A JP 62268583A JP 26858387 A JP26858387 A JP 26858387A JP H01112614 A JPH01112614 A JP H01112614A
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- JP
- Japan
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- thin film
- superconducting thin
- substrate
- superconducting
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本蒸明は、液体窒素温度（７７，４Ｋ）以上で使える高
い超電導臨界温度（Ｔｃ）を示すＢａ−Ｙ−Ｃｕ−０な
どの酸素欠損型ペロブスカイト構造を有する超電導薄膜
の製造方法に関するものである。
い超電導臨界温度（Ｔｃ）を示すＢａ−Ｙ−Ｃｕ−０な
どの酸素欠損型ペロブスカイト構造を有する超電導薄膜
の製造方法に関するものである。
従来の技術
酸化物超電導材料としては焼結法及びスパッタ法などが
知られる。以下、焼結法についてＢａ−Ｙ−Ｃｕ−〇超
電導材料を例にとって述べる。
知られる。以下、焼結法についてＢａ−Ｙ−Ｃｕ−〇超
電導材料を例にとって述べる。
焼結法においては、まずＣｕＱ、Ｙ２Ｏ３，ＢａＣＯ３
の混合粉末を９３０℃以下で仮焼結する。次に、仮焼結
後の粉末を砕き、正立４ Ｋｙ ／ ｃｒ１程度で圧力
成形し、再び焼結する。この時の温度は約９３０℃程度
で、焼結抜栓々に炉冷し、超電導バルク材が作製される
。
の混合粉末を９３０℃以下で仮焼結する。次に、仮焼結
後の粉末を砕き、正立４ Ｋｙ ／ ｃｒ１程度で圧力
成形し、再び焼結する。この時の温度は約９３０℃程度
で、焼結抜栓々に炉冷し、超電導バルク材が作製される
。
超電導膜を作製する場合にはスパッタ法が知られている
。Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−〇薄膜を例にとると、この超電導薄
膜は（Ｙｏ、４Ｂ０．６）３Ｃｕ３０７で構成されたタ
ーゲットにＡｒイオンをボンバードし、スパッタされた
粒子をサファイヤやＳ、Ｔｃｏ３などの基板に堆積させ
た薄膜を形成する。この時、Ｂａ及びＹは酸素に対して
非常に活性であるため、Ｂａｏ、Ｙ２Ｏ３が直ちに生成
するため、これを９００℃でアニール処理を施し、超電
導特性を示すＢａ２ＹＣｕ３Ｏ７−ア を製造していた
。
。Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−〇薄膜を例にとると、この超電導薄
膜は（Ｙｏ、４Ｂ０．６）３Ｃｕ３０７で構成されたタ
ーゲットにＡｒイオンをボンバードし、スパッタされた
粒子をサファイヤやＳ、Ｔｃｏ３などの基板に堆積させ
た薄膜を形成する。この時、Ｂａ及びＹは酸素に対して
非常に活性であるため、Ｂａｏ、Ｙ２Ｏ３が直ちに生成
するため、これを９００℃でアニール処理を施し、超電
導特性を示すＢａ２ＹＣｕ３Ｏ７−ア を製造していた
。
発明が解決しようとする問題点
上記したように、超電導材料作製方法には主として焼結
法とスパッタ法がある。そして、ジョセンフンン素子や
５ＱＵＩＤ などを作製しようとする場合には、薄膜
の形成が容易なスパッタ法が用いられる。
法とスパッタ法がある。そして、ジョセンフンン素子や
５ＱＵＩＤ などを作製しようとする場合には、薄膜
の形成が容易なスパッタ法が用いられる。
しかし、スパッタ法においては、膜形成後、７００℃以
上でアニール処理が必要である欠点や膜形成速度が数百
オングストローム７分と遅く、量産性に乏しい欠点があ
った。
上でアニール処理が必要である欠点や膜形成速度が数百
オングストローム７分と遅く、量産性に乏しい欠点があ
った。
また、Ｂ −Ｙ−Ｃａ−０などにおいては、その特性異
方性が存在する。例えば臨界電流密度の場合、Ｃ軸方向
の臨界電流密度工。。は、ａ、ｂ面内の臨界密度■。
に比べて小さく、Ｔｃａｓ”／Ｉ、’＝ｓ。
方性が存在する。例えば臨界電流密度の場合、Ｃ軸方向
の臨界電流密度工。。は、ａ、ｂ面内の臨界密度■。
に比べて小さく、Ｔｃａｓ”／Ｉ、’＝ｓ。
ａ、ｂ
なる関係が実験的に知られている。
このため、薄膜面内の臨界電流密度を大きくとろうとす
ると、薄膜の結晶性を制御してＣ軸を膜面に垂直に配向
する必要があった。そして、これを実現するためには、
ヘテロエピタキシャル成長を利用する方法があるが、サ
ファイヤ基板のＲ面に薄膜を形成するなど、利用できる
基材材料が限定されるなどの欠点があった。
ると、薄膜の結晶性を制御してＣ軸を膜面に垂直に配向
する必要があった。そして、これを実現するためには、
ヘテロエピタキシャル成長を利用する方法があるが、サ
ファイヤ基板のＲ面に薄膜を形成するなど、利用できる
基材材料が限定されるなどの欠点があった。
本発明の目的は、上記述べた欠点に鑑み、量産性にすぐ
れ、膜形成後のアニール処理を必要とせず、又形成され
た薄膜の結晶性を制御できる、超電導薄膜の製造方歩を
提供しようとするものである。
れ、膜形成後のアニール処理を必要とせず、又形成され
た薄膜の結晶性を制御できる、超電導薄膜の製造方歩を
提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段
上記目的を実現するために、本発明の超電導薄膜の製造
方法においては、蒸発源と、基板間に高周波コイルを設
置し、高周波プラズマを発生させ、蒸発物を基板に付着
させ酸素欠損型ペロプスカイト構造を有する超電導薄膜
を形成するものである。
方法においては、蒸発源と、基板間に高周波コイルを設
置し、高周波プラズマを発生させ、蒸発物を基板に付着
させ酸素欠損型ペロプスカイト構造を有する超電導薄膜
を形成するものである。
作 用
本発明の製造方法は、薄膜蒸着時に、酸素を適当空槽内
に導入して、しかも、蒸発粒子をプラズマ状態とするこ
とによって、ＢａＱやＹ２Ｏ３などの生成を抑制しＢＹ
ＧＯと示される酸 ａ２ｕ３７−７ 素欠損型ペロブスカイト構造を有す超電導薄膜の形成を
促進するものである。また、この時１、基板に負の直流
電圧を印加することによる、逆スパツタ効果を利用しＢ
ＹＧＯの結晶性を制 ａ２ｕ３７−７ 御し、膜面に垂直にそのＣ軸を配向させることもできる
。
に導入して、しかも、蒸発粒子をプラズマ状態とするこ
とによって、ＢａＱやＹ２Ｏ３などの生成を抑制しＢＹ
ＧＯと示される酸 ａ２ｕ３７−７ 素欠損型ペロブスカイト構造を有す超電導薄膜の形成を
促進するものである。また、この時１、基板に負の直流
電圧を印加することによる、逆スパツタ効果を利用しＢ
ＹＧＯの結晶性を制 ａ２ｕ３７−７ 御し、膜面に垂直にそのＣ軸を配向させることもできる
。
実施例
以下、本発明の一実施例について述べる。
第１図は、本発明の超電導薄膜の製造方法において、使
用する真空蒸着装置を示している。
用する真空蒸着装置を示している。
第１図において、蒸発源３，４．５と基板２間に高周波
コイル６が設置されている。高周波コイル６にはマツチ
ングボックス７を介して、高周波電源８が接続されてい
る。
コイル６が設置されている。高周波コイル６にはマツチ
ングボックス７を介して、高周波電源８が接続されてい
る。
蒸発源３，４．５は、水冷されたハース９，１０゜１１
に蒸着される物質を仕込み、電子ビームによって加熱、
溶解、蒸発させることによって、基板に薄膜を形成する
。
に蒸着される物質を仕込み、電子ビームによって加熱、
溶解、蒸発させることによって、基板に薄膜を形成する
。
また、基板２には、直流電源１２が接続されている。ま
た基板２の裏面にはヒータ１３が設置され蒸着時の基板
温度をコントロールできるようになっている。
た基板２の裏面にはヒータ１３が設置され蒸着時の基板
温度をコントロールできるようになっている。
次に、超電導薄膜の製造方法についてＢａ２ＹＣｕ３０
７−ｙ薄膜を例にとって述べる。
７−ｙ薄膜を例にとって述べる。
まず、ハース９，１０，１１内に蒸発物であるＢａＱ、
Ｙ２Ｏ３，Ｃｕをそれぞれ別個に設置する。次いで、ベ
ルジャ１内を１ｏ 〜１０ Ｔｏ、ｒまで排気する。シ
ャッター１４をクローズド状態にして、ＢａＱ、Ｙ２Ｏ
３，Ｃｕに電子ビームを照射し、これらを予備的に溶解
する。蒸発が安定するとシャッター１４をオープンにし
て、あらかじめ４００℃に加熱したシリコン基板上に薄
膜を形成する。この生膜レートは毎秒１００オングスト
ロームから毎秒１００００オングストロームの範囲であ
る。この時、高周波コイル６には高周波電源８によって
、高周波プラズマを発生させる。高周波電力は５００−
Ｗ〜１ＫＷに調整されマツチングボックス７によって反
射波が最少に、進行波が最大になるように調節される。
Ｙ２Ｏ３，Ｃｕをそれぞれ別個に設置する。次いで、ベ
ルジャ１内を１ｏ 〜１０ Ｔｏ、ｒまで排気する。シ
ャッター１４をクローズド状態にして、ＢａＱ、Ｙ２Ｏ
３，Ｃｕに電子ビームを照射し、これらを予備的に溶解
する。蒸発が安定するとシャッター１４をオープンにし
て、あらかじめ４００℃に加熱したシリコン基板上に薄
膜を形成する。この生膜レートは毎秒１００オングスト
ロームから毎秒１００００オングストロームの範囲であ
る。この時、高周波コイル６には高周波電源８によって
、高周波プラズマを発生させる。高周波電力は５００−
Ｗ〜１ＫＷに調整されマツチングボックス７によって反
射波が最少に、進行波が最大になるように調節される。
超電導薄膜の特性は、Ｂａ２ＹＣｕ３Ｏ７−アと示され
るようにその酸素の組成比ｙによって大きく変化する。
るようにその酸素の組成比ｙによって大きく変化する。
第３図に酸素組成比ｙと臨界温度Ｔ。の関係を示す。こ
のため、蒸着中に１ｏ−”Ｔｏ、、程度酸素ガスがガス
導入弁１５から導入される。導入ガス流量を適当に変化
させることによって、形成される薄膜の酸素組成比を制
御することが可能である。その他の組成は、電子ビーム
強度を各蒸発物ごとに変化させて蒸発量をコントロール
することによって可能である。
のため、蒸着中に１ｏ−”Ｔｏ、、程度酸素ガスがガス
導入弁１５から導入される。導入ガス流量を適当に変化
させることによって、形成される薄膜の酸素組成比を制
御することが可能である。その他の組成は、電子ビーム
強度を各蒸発物ごとに変化させて蒸発量をコントロール
することによって可能である。
また、プラズマを安定に発生させるため、Ａ。
のような不活性ガスを酸素との混合ガスとして、１ｏ−
’Ｔ 程度、ガス導入弁１６から真空槽内Ｏｒτ に導入してもよい。
’Ｔ 程度、ガス導入弁１６から真空槽内Ｏｒτ に導入してもよい。
以上のようにして形成した薄膜はＸ線回折によってその
構造を調べたところ、Ｂａ２ＹＣｕ３Ｏ□−アの多結晶
体であった。また、そのＣ軸が膜面に垂直に配向してい
ることが分った。得られた薄膜を、４端子法によって冷
却しながらその抵抗値を測定したところ、第２図のよう
な特性を示し、臨界温度９０°にの超電導特性を示した
。マイスナー効果によってもその超電導特性を確認した
。また、基板に一１０ｖ〜−６００ｖの負の直流電圧を
印加することによって、薄膜のＣ軸配向性が促進される
ことも分った。
構造を調べたところ、Ｂａ２ＹＣｕ３Ｏ□−アの多結晶
体であった。また、そのＣ軸が膜面に垂直に配向してい
ることが分った。得られた薄膜を、４端子法によって冷
却しながらその抵抗値を測定したところ、第２図のよう
な特性を示し、臨界温度９０°にの超電導特性を示した
。マイスナー効果によってもその超電導特性を確認した
。また、基板に一１０ｖ〜−６００ｖの負の直流電圧を
印加することによって、薄膜のＣ軸配向性が促進される
ことも分った。
発明の効果
以上のように、本発明における超電導薄膜の製造方法に
おいては、薄膜形成後の高温アニール処理を必要とせず
に超電導薄膜を形成することができる。また、用いる基
板材料も、形成される超電導薄膜の格子定数を、特に考
慮する必要がなく、シリコン基板上でも形成できる効果
を有するものである、 また、基板に負の直流電圧を印加することによって膜の
結晶性制御が可能で、膜面方向に大きな電流密度を流せ
るように、そのＣ軸を膜面に垂直に配向させることを促
進する効果をも有するものである。
おいては、薄膜形成後の高温アニール処理を必要とせず
に超電導薄膜を形成することができる。また、用いる基
板材料も、形成される超電導薄膜の格子定数を、特に考
慮する必要がなく、シリコン基板上でも形成できる効果
を有するものである、 また、基板に負の直流電圧を印加することによって膜の
結晶性制御が可能で、膜面方向に大きな電流密度を流せ
るように、そのＣ軸を膜面に垂直に配向させることを促
進する効果をも有するものである。
さらに、膜形成速度も従来のスパッタ法に比べ１０倍以
上に高速であるなど、産業上大きな効果を有するもので
ある。
上に高速であるなど、産業上大きな効果を有するもので
ある。
第１図は本発明の一実施例における超電導薄膜の製造法
において使用する真空蒸着装置の概要図、第２図は本発
明の超電導薄膜の製造方法に従って作製したＢ ＹＣ
Ｏ薄膜における比抵抗ａ２ｕ３７−７ の温度特性図、第３図はＢ ＹＣ○ 超電ａ２ｕ３
７−ｙ 体の酸素組成比と臨界温度との関係を示す特性図である
。 １・・・・・・ベルジャ、２・・・・・・基板、３，４
．５・・・・・・蒸発源、６・・・・・・高周波コイル
、７・・・・・・マツチングボックス、８・・・・・・
高周波電源、９，１０．１１・・・ハース、１２・・・
・・・直流電源、１３・・・・・・ヒータ、１４・・・
・・・シャッター、１５・・・・・・ガス導入弁、１６
・・・・・・主パルプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−ベルヅイ ｑ、ｔθ、１１− ハース２
一基板 ／Ｚ−直５気電源支仝、Ｓ°°−蒸
発源 １８− ヒータ６− 高周波コイル
１４−’／マツダ−７−マツチングボッゲス
！５− 力゛ス淳へ升８−高間瀝訛源 １６
− 支パルプ第１図
において使用する真空蒸着装置の概要図、第２図は本発
明の超電導薄膜の製造方法に従って作製したＢ ＹＣ
Ｏ薄膜における比抵抗ａ２ｕ３７−７ の温度特性図、第３図はＢ ＹＣ○ 超電ａ２ｕ３
７−ｙ 体の酸素組成比と臨界温度との関係を示す特性図である
。 １・・・・・・ベルジャ、２・・・・・・基板、３，４
．５・・・・・・蒸発源、６・・・・・・高周波コイル
、７・・・・・・マツチングボックス、８・・・・・・
高周波電源、９，１０．１１・・・ハース、１２・・・
・・・直流電源、１３・・・・・・ヒータ、１４・・・
・・・シャッター、１５・・・・・・ガス導入弁、１６
・・・・・・主パルプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−ベルヅイ ｑ、ｔθ、１１− ハース２
一基板 ／Ｚ−直５気電源支仝、Ｓ°°−蒸
発源 １８− ヒータ６− 高周波コイル
１４−’／マツダ−７−マツチングボッゲス
！５− 力゛ス淳へ升８−高間瀝訛源 １６
− 支パルプ第１図
Claims (3)
- （１）真空槽内において、蒸発源と前記蒸蒸源から距離
をへだてた基板間に高周波コイルを設け、前記高周波コ
イルに高周波電圧を印加して、前記高周波コイルの周り
に高周波プラズマを発生させて、前記蒸発源からの蒸発
物を前記基板に付着させ酸素欠損型ペロブスカイト構造
を有する超電導薄膜を形成したことを特徴とする超電導
薄膜の製造方法。 - （２）真空槽内に不活性ガスあるいは酸素ガスあるいは
不活性ガスと酸素の混合ガスを導入したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超電導薄膜の製造方法。 - （３）基板の負の直流電圧を印加したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項記載の超電導薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268583A JPH01112614A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268583A JPH01112614A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01112614A true JPH01112614A (ja) | 1989-05-01 |
Family
ID=17460543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62268583A Pending JPH01112614A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01112614A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192725A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Sharp Corp | 高温酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
| JPH03146418A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-21 | Res Dev Corp Of Japan | プラズマ励起蒸発法による酸化物高温超伝導膜の形成方法とその装置 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62268583A patent/JPH01112614A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192725A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Sharp Corp | 高温酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
| JPH03146418A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-21 | Res Dev Corp Of Japan | プラズマ励起蒸発法による酸化物高温超伝導膜の形成方法とその装置 |
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