JPH01246132A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
- Publication number
- JPH01246132A JPH01246132A JP63072470A JP7247088A JPH01246132A JP H01246132 A JPH01246132 A JP H01246132A JP 63072470 A JP63072470 A JP 63072470A JP 7247088 A JP7247088 A JP 7247088A JP H01246132 A JPH01246132 A JP H01246132A
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- Japan
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- film
- thin film
- composite compound
- oxygen
- superconductor
- Prior art date
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- 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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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
本発明は、薄膜超電導体の製造方法に関するものである
。特に、超電導薄膜を用いたエレクトロニクス素子に保
護絶縁膜を形成させる製造方法に関するものである。
。特に、超電導薄膜を用いたエレクトロニクス素子に保
護絶縁膜を形成させる製造方法に関するものである。
従来の技術
Ｂ ｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系に代表される酸化物
超電導材料は、超電導機構の詳細は明かではないが、転
移温度が液体窒素温度以上に高く、量子干渉素子等各種
エレクトロニクス分野への応用が１１月待されている。
超電導材料は、超電導機構の詳細は明かではないが、転
移温度が液体窒素温度以上に高く、量子干渉素子等各種
エレクトロニクス分野への応用が１１月待されている。
これらの材料の特性は、含まれる酸素原子の竜、即ち、
酸化状態によって大きく変化し、絶縁体−半導体−常主
導体一超電導体と変化する。現段階では、安定性や信頼
性に乏しく、外的環境、特に、還元性雰囲気や水分との
相互作用によって劣化することが指摘されており、その
実用化、素子化には、保護絶縁膜を形成することが必要
不可欠である。
酸化状態によって大きく変化し、絶縁体−半導体−常主
導体一超電導体と変化する。現段階では、安定性や信頼
性に乏しく、外的環境、特に、還元性雰囲気や水分との
相互作用によって劣化することが指摘されており、その
実用化、素子化には、保護絶縁膜を形成することが必要
不可欠である。
発明が解決しようとする課題
良好な超電導特性を有する酸化物超電導材料も、超電導
エレクトロニクスデバイスに素子化して行くプロセス、
例えば、エツチングなどの加工プロセスによって酸素原
子の含有量、即ち、酸化状態が変化し、その特性が変化
あるいは劣化することが研究段階で指摘されている。最
終プロセスである保護膜形成時においても、保護膜とし
て用いる材料や形成条件によっては、その特性に変化を
きたすことが指摘されている。安定な超電導材料の探索
や個々のプロセスで特性に悪い影響を及ぼさない方法の
検討がなされているが、今のところ十分な成果は得られ
ていない。
エレクトロニクスデバイスに素子化して行くプロセス、
例えば、エツチングなどの加工プロセスによって酸素原
子の含有量、即ち、酸化状態が変化し、その特性が変化
あるいは劣化することが研究段階で指摘されている。最
終プロセスである保護膜形成時においても、保護膜とし
て用いる材料や形成条件によっては、その特性に変化を
きたすことが指摘されている。安定な超電導材料の探索
や個々のプロセスで特性に悪い影響を及ぼさない方法の
検討がなされているが、今のところ十分な成果は得られ
ていない。
課題を解決するための手段
本発明にかかる酸化物超電導薄膜は、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系に代表されるように、酸素原子含有量、酸
化状態によって大きく変化し、絶縁体−半導体一常主導
体一超電導体へと可逆的に変化する。
−Ｃｕ−０系に代表されるように、酸素原子含有量、酸
化状態によって大きく変化し、絶縁体−半導体一常主導
体一超電導体へと可逆的に変化する。
本発明者らは、この種の超電導体を用いた超電導エレク
トロニクス素子の製造工程においては、最終プロセスで
ある保護膜形成直前に、酸化処理あるいは還元処理を施
せは、最も効率的に所望の特性を制御性、安定性良く実
現できることを見いだし発明に至ったものである。
トロニクス素子の製造工程においては、最終プロセスで
ある保護膜形成直前に、酸化処理あるいは還元処理を施
せは、最も効率的に所望の特性を制御性、安定性良く実
現できることを見いだし発明に至ったものである。
作用
本発明にかかる酸化物薄膜超電導体は、従来の焼結体に
比べ均質であり、酸素雰囲気下での熱処理、酸素イオン
や酸素原子の照射、及び、水素イオンや水素原子の照射
によって酸素含有量を簡便に短時間で制御できるため、
非常に高精度の超電導エレクトロニクス素子を実現でき
る可能性がある。本発明では、製造工程の最終プロセス
である保護膜形成直前に超電導体の特性をこれらの酸化
処理あるいは還元処理によって調整しようとする点に大
きな特色がある。
比べ均質であり、酸素雰囲気下での熱処理、酸素イオン
や酸素原子の照射、及び、水素イオンや水素原子の照射
によって酸素含有量を簡便に短時間で制御できるため、
非常に高精度の超電導エレクトロニクス素子を実現でき
る可能性がある。本発明では、製造工程の最終プロセス
である保護膜形成直前に超電導体の特性をこれらの酸化
処理あるいは還元処理によって調整しようとする点に大
きな特色がある。
実施例
本発明の実施例を図面と共に説明する。
第１図において、４元化合物被膜２は、例えばスパッタ
リング法で形成する。この場合、基板１としては、結晶
性の高い４元化合物被膜２を形成させるためには、単結
晶の基板が有効であり、酸化マグネシウム、サファイア
（α−Ａ１２０３）、チタン酸ストロンチウム等の単結
晶が有効である。
リング法で形成する。この場合、基板１としては、結晶
性の高い４元化合物被膜２を形成させるためには、単結
晶の基板が有効であり、酸化マグネシウム、サファイア
（α−Ａ１２０３）、チタン酸ストロンチウム等の単結
晶が有効である。
本発明者らは、複合化合物被膜２を基板ｌの表面に付着
させる場合、超電導特性を持たせるためには、基板の温
度範囲として５００〜９００℃が適当であることを確認
した。複合化合物被膜の結晶性、組成、表面状態を最適
なものとするには、更に基板温度を検討するする必要が
ある。
させる場合、超電導特性を持たせるためには、基板の温
度範囲として５００〜９００℃が適当であることを確認
した。複合化合物被膜の結晶性、組成、表面状態を最適
なものとするには、更に基板温度を検討するする必要が
ある。
超電導体Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０は、結晶構造や組成式がまだ
明確には決定されていないが、酸素欠損量が少ないもの
ほど、超電導転移温度は高いとされている。本発明者ら
は、結晶性の高い複合化合物被膜はど、長期的安定性に
優れてはいるが、成膜直後の酸素含有量は必ずしも高く
はなく、より良好な超電導特性を得るには、被膜形成後
の酸化処理が有効であることを確認した。
明確には決定されていないが、酸素欠損量が少ないもの
ほど、超電導転移温度は高いとされている。本発明者ら
は、結晶性の高い複合化合物被膜はど、長期的安定性に
優れてはいるが、成膜直後の酸素含有量は必ずしも高く
はなく、より良好な超電導特性を得るには、被膜形成後
の酸化処理が有効であることを確認した。
なお、ＡはＢｉ、Ｓｃ、Ｙおよびランタン系列元素（原
子番号５７〜７１）のうちの少なくとも一種、ＢはＩＩ
ａ族元素の一種であればよい。
子番号５７〜７１）のうちの少なくとも一種、ＢはＩＩ
ａ族元素の一種であればよい。
本発明者らは、酸化処理、即ち、酸素を被膜に含有させ
る方法としては、酸素ガス雰囲気下で被膜を加熱する、
少なくとも酸素を含むガスの放電により生成される酸素
イオンにより処理する、あるいは高速の中性酸素原子を
照射することが効果的であることを発見した。製造プロ
セスからみて、−旦、薄膜形成槽の外に被膜を取り出す
と、空気中の水分等が表面に吸着し、被膜の構成元素と
反応して特性を劣化させてしまうためで、この酸化処理
は、保護膜形成直前に行うのが最も効率的かつ効果的で
あることを確認した。
る方法としては、酸素ガス雰囲気下で被膜を加熱する、
少なくとも酸素を含むガスの放電により生成される酸素
イオンにより処理する、あるいは高速の中性酸素原子を
照射することが効果的であることを発見した。製造プロ
セスからみて、−旦、薄膜形成槽の外に被膜を取り出す
と、空気中の水分等が表面に吸着し、被膜の構成元素と
反応して特性を劣化させてしまうためで、この酸化処理
は、保護膜形成直前に行うのが最も効率的かつ効果的で
あることを確認した。
また、逆に、複合化合物被膜のデバイス化を目的として
、その超電導性を一部分、局所的に失わせる還元処理も
、保護膜形成前に水素イオンや水素原子を照射すること
によって制御性良く行えることを確認した。例えば、処
理しない部分にはマスクを形成した上で、水素ガスに高
周波電圧を印加して生成させたプラズマと複合化合物被
膜をのせた試料台との間に電圧を印加すれば、マスクの
無い部分のみ水素イオンが照射されて、酸素原子と反応
し超電導性が消失することを確認した。酸化処理あるい
は還元処理とも最適の処理温度は、室温〜６００℃であ
った。
、その超電導性を一部分、局所的に失わせる還元処理も
、保護膜形成前に水素イオンや水素原子を照射すること
によって制御性良く行えることを確認した。例えば、処
理しない部分にはマスクを形成した上で、水素ガスに高
周波電圧を印加して生成させたプラズマと複合化合物被
膜をのせた試料台との間に電圧を印加すれば、マスクの
無い部分のみ水素イオンが照射されて、酸素原子と反応
し超電導性が消失することを確認した。酸化処理あるい
は還元処理とも最適の処理温度は、室温〜６００℃であ
った。
次に、保護膜３の形成について述べる。プラズマＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法あるいはスパッタリング法により
、酸化物、窒化物またはシリコンを用いた１呆護膜（酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜あ
るいは酸化アルミニウム膜等）を複合化合物被膜上に形
成させる。°この場合、複合化合物被膜中の酸素を損な
わず、その超電導特性を確保するには、非酸化性及び還
元性雰囲気中で保護膜を形成することが重要であり、さ
らに、事前の酸化処理で十分に酸素を含有させておくこ
とによって、信頼性、長期安定性も著しく改善されるこ
とを確認した。また、複合化合物被膜の組成、特に酸素
の分布の均一化を計るためには、保護膜形成後の熱処理
が有効であることを確認した。
法、電子ビーム蒸着法あるいはスパッタリング法により
、酸化物、窒化物またはシリコンを用いた１呆護膜（酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜あ
るいは酸化アルミニウム膜等）を複合化合物被膜上に形
成させる。°この場合、複合化合物被膜中の酸素を損な
わず、その超電導特性を確保するには、非酸化性及び還
元性雰囲気中で保護膜を形成することが重要であり、さ
らに、事前の酸化処理で十分に酸素を含有させておくこ
とによって、信頼性、長期安定性も著しく改善されるこ
とを確認した。また、複合化合物被膜の組成、特に酸素
の分布の均一化を計るためには、保護膜形成後の熱処理
が有効であることを確認した。
（具体的実施例）
酸化マグネシウム単結晶（１００）面を基板ｌとして用
い、高周波プレーナーマグネトロンスパッタ法により、
焼結した酸化物高温超電導材料で形成したターゲットを
Ａｒとｏ２の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して
、上記基板上に結晶性の被膜として付着させ層状構造を
形成した。
い、高周波プレーナーマグネトロンスパッタ法により、
焼結した酸化物高温超電導材料で形成したターゲットを
Ａｒとｏ２の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して
、上記基板上に結晶性の被膜として付着させ層状構造を
形成した。
この場合、ガス圧力は、０．４Ｐａ、スパッタリング電
力１６０Ｗ、スパッタリング時間１時間、被膜の膜厚０
．５７１ｍ、基板温度６５０℃であった。その超電導特
性を第２図ａに示すが、超電導転移温度は４０にと低く
、酸素含有量が不足していたものと考えられる。
力１６０Ｗ、スパッタリング時間１時間、被膜の膜厚０
．５７１ｍ、基板温度６５０℃であった。その超電導特
性を第２図ａに示すが、超電導転移温度は４０にと低く
、酸素含有量が不足していたものと考えられる。
、Ｌ述のような作製方法により得られた複合化合物被膜
に対し、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を保
護膜として０．２５ μｍ付着させた。
に対し、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を保
護膜として０．２５ μｍ付着させた。
その際、保護膜形成前に、同一の装置内に酸素ガスを導
入し、基板温度３５０℃で２時間熱処理した。このプロ
セスによって、複合化合物被膜は、第２図すに示すよう
な転移温度７５にの良好な超電導特性を有し、しかも水
分等に対する良好な保護膜を有するに至った。オージェ
電子分光分析法から見た組成は、第３図に示すように影
響をほとんと受けていないことがわかる。
入し、基板温度３５０℃で２時間熱処理した。このプロ
セスによって、複合化合物被膜は、第２図すに示すよう
な転移温度７５にの良好な超電導特性を有し、しかも水
分等に対する良好な保護膜を有するに至った。オージェ
電子分光分析法から見た組成は、第３図に示すように影
響をほとんと受けていないことがわかる。
更に、本発明は、エツチング処理等によって特性の低下
した複合化合物被膜に対しても有効であり、酸化処理や
保護膜の組成、形成方法を変えても有効であることを確
認した。
した複合化合物被膜に対しても有効であり、酸化処理や
保護膜の組成、形成方法を変えても有効であることを確
認した。
また、本発明により、スパッタ蒸着あるいは電子ビーム
蒸着等の装置に真空連結部を介して、あるいは前記装置
に直接絶縁膜形成が可能なプラズマＣＶＤ機構やＥＣＲ
デボジツション機構を設置することにより、超電導薄膜
形成後引続きイオン照射や保護膜形成を連続して行うこ
とができる。
蒸着等の装置に真空連結部を介して、あるいは前記装置
に直接絶縁膜形成が可能なプラズマＣＶＤ機構やＥＣＲ
デボジツション機構を設置することにより、超電導薄膜
形成後引続きイオン照射や保護膜形成を連続して行うこ
とができる。
発明の効果
本発明により、酸化物高温超電導体を用いる素子の信頼
性、長期安定性を確保するプロセスが提。
性、長期安定性を確保するプロセスが提。
供され、工業上極めて大きな価値を有するものである。
用いられる超電導体は、従来の焼結体に比べ、均質かつ
薄膜単結晶化されているが故に、本発明により非常に高
精度の超電導素子が実現できる。製造プロセスの最終段
階において、制御性良く短時間の処理が可能であるとこ
ろに大きな特色がある。
薄膜単結晶化されているが故に、本発明により非常に高
精度の超電導素子が実現できる。製造プロセスの最終段
階において、制御性良く短時間の処理が可能であるとこ
ろに大きな特色がある。
第１図は本発明の一実施例の薄膜超電導体の製造方法で
形成した薄膜超電導体の基本構成断面図、第２図は本発
明の薄膜超電導体の基本特性図、第３図はプラズマＣＶ
Ｄ法により形成したＳ ｉｏｘと酸化物高温超電導膜界
面中及びＳｉＯｘ中原子中布子分布図である。 １・・・・基板（酸化マグネシウム等）、２・・・・複
合化合物被膜（Ｂ ｉ −９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜等）
、３・・・・保護膜（Ｓ１０膜等） 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第２図 ０ ／θθ ２θ０３θ０ 絶Ｂ湿友（Ｋ） 第３図 ヌバ・／タソング時間 （分）
形成した薄膜超電導体の基本構成断面図、第２図は本発
明の薄膜超電導体の基本特性図、第３図はプラズマＣＶ
Ｄ法により形成したＳ ｉｏｘと酸化物高温超電導膜界
面中及びＳｉＯｘ中原子中布子分布図である。 １・・・・基板（酸化マグネシウム等）、２・・・・複
合化合物被膜（Ｂ ｉ −９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜等）
、３・・・・保護膜（Ｓ１０膜等） 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第２図 ０ ／θθ ２θ０３θ０ 絶Ｂ湿友（Ｋ） 第３図 ヌバ・／タソング時間 （分）
Claims (5)
- （１）Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏで構成される複合化合物被膜に
対し、保護膜形成直前に酸化処理あるいは還元処理を施
すことを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 ここに、ＡはＢｉ、Ｓｃ、Ｙおよびランタン系列元素（
原子番号５７〜７１）のうちの少なくとも一種、ＢはＩ
Ｉａ族元素のうち少なくとも一種の元素を示す。 - （２）酸素イオンあるいは酸素原子を照射するか、また
は、酸素ガス雰囲気下で加熱して複合化合物被膜を酸化
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
超電導体の製造方法。 - （３）水素イオンあるいは水素原子を照射して複合化合
物被膜を還元することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （４）複合化合物被膜の処理温度を常温〜６００℃とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜超
電導体の製造方法。 - （５）複合化合物被膜に対し、酸化処理あるいは還元処
理した後、同一の装置により引続き保護膜を形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜超電導
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072470A JPH01246132A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072470A JPH01246132A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246132A true JPH01246132A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13490232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63072470A Pending JPH01246132A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246132A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192402A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Fujitsu Ltd | 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 |
| WO2002039508A1 (fr) * | 2000-11-08 | 2002-05-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Materiau de bolometre, film mince de bolometre, procede de fabrication d'un film mince de bolometre et element de detection infrarouge faisant appel audit film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6459709A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-07 | Seiko Epson Corp | Superconductive molding |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63072470A patent/JPH01246132A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6459709A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-07 | Seiko Epson Corp | Superconductive molding |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192402A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Fujitsu Ltd | 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 |
| WO2002039508A1 (fr) * | 2000-11-08 | 2002-05-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Materiau de bolometre, film mince de bolometre, procede de fabrication d'un film mince de bolometre et element de detection infrarouge faisant appel audit film |
| US6836677B2 (en) | 2000-11-08 | 2004-12-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Bolometer and method for producing bolometer |
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