JPH01246143A - スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH01246143A JPH01246143A JP63072469A JP7246988A JPH01246143A JP H01246143 A JPH01246143 A JP H01246143A JP 63072469 A JP63072469 A JP 63072469A JP 7246988 A JP7246988 A JP 7246988A JP H01246143 A JPH01246143 A JP H01246143A
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- JP
- Japan
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- thin film
- bismuth
- target
- sputtering target
- calcium
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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)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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
本発明は超電導体の製造に用いるスパッタリングターゲ
ットおよび薄膜の製造方法に関するものである。特に化
合物薄膜超電導体をスパッタリング蒸着により製造する
ために使用されるスパッタリングターゲットに関するも
のである。
ットおよび薄膜の製造方法に関するものである。特に化
合物薄膜超電導体をスパッタリング蒸着により製造する
ために使用されるスパッタリングターゲットに関するも
のである。
従来の技術
高温超電導体として、Ａ１５型２元系化合物として窒化
ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウム二オブ（Ｎｂ３Ｇｅ）
などが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度
はたかだか２４°にであった。一方、ペロブスカイト系
３元化合物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−
Ｌａ−Ｃｕ−〇系の高温超電導体が提案された［ Ｊ、
Ｇ、 Ｂｅｎｄ。
ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウム二オブ（Ｎｂ３Ｇｅ）
などが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度
はたかだか２４°にであった。一方、ペロブスカイト系
３元化合物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−
Ｌａ−Ｃｕ−〇系の高温超電導体が提案された［ Ｊ、
Ｇ、 Ｂｅｎｄ。
ｒｚ ａｎｄ Ｋ、Ａ、Ｍｕｌｌｅｒ、 ツアイ
ト シコリフト フェアフィジーク（Ｚｅｔｓｈｒｉｆ
ｔ ｆ ｔｉｒｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅ
ｄＭａｔｔｅｒ ６４． １８９−１９３ （１９８６
） ］。
ト シコリフト フェアフィジーク（Ｚｅｔｓｈｒｉｆ
ｔ ｆ ｔｉｒｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅ
ｄＭａｔｔｅｒ ６４． １８９−１９３ （１９８６
） ］。
さらに、Ｂ ｉ −３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料が１
００に以上の転移温度を示すことも発見された。
００に以上の転移温度を示すことも発見された。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性が
期待される。
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性が
期待される。
発明が解決しよとする課題
しかしながら、Ｂ １−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料
は、現在の技術では焼結という過程でしか形成できない
ため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか
得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、薄
膜状に加工することが強く要望されていが、従来の技術
では、薄膜化は非常に困難とされている。
は、現在の技術では焼結という過程でしか形成できない
ため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか
得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、薄
膜状に加工することが強く要望されていが、従来の技術
では、薄膜化は非常に困難とされている。
本発明者らは、この種の材料の薄膜がイオンプロセスに
より付着させると、薄膜状の高温超電体が形成されるこ
とを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造する
に際し、好適なスパッタリングターゲットおよびこれを
用いた製造方法を提供することを目的とする。
より付着させると、薄膜状の高温超電体が形成されるこ
とを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造する
に際し、好適なスパッタリングターゲットおよびこれを
用いた製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明のスパッタリングターゲットおよび超電導薄膜の
製造方法は、主成分が少なくともビスマス、ｊｌｉｌ、
カルシウム、アルカリ土類を含む酸化物から構成される
ターゲットを用いることを特徴とするものである。ここ
でアルカリ土類は、ＩＩａ族元素のうちの少なくとも一
種あるいは二種以上の元素を示す。
製造方法は、主成分が少なくともビスマス、ｊｌｉｌ、
カルシウム、アルカリ土類を含む酸化物から構成される
ターゲットを用いることを特徴とするものである。ここ
でアルカリ土類は、ＩＩａ族元素のうちの少なくとも一
種あるいは二種以上の元素を示す。
さらに、本発明のターゲットとして、これにて作製され
る薄膜の組成よりもビスマスとカルシウムを過剰に含む
ものを用いることにより、良好な超電導特性を容易に得
ることが可能となる。
る薄膜の組成よりもビスマスとカルシウムを過剰に含む
ものを用いることにより、良好な超電導特性を容易に得
ることが可能となる。
作用
本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成される
薄膜超電導体の基本構成は、基体表面に主成分がビスマ
ス、鋼、カルシウム、アルカリ土類の酸化物被膜を付着
させた構造を特徴としている。本発明者らはこの種の超
電導体は、基体上に、主成分がビスマス、鋼、カルシウ
ム、アルカリ土類からなる複合酸化物被膜を本発明のス
パッタリングターゲットを用いたスパッタリング蒸着と
いうプロセスで付着させ、場合によっては熱処理するこ
とにより形成される。
薄膜超電導体の基本構成は、基体表面に主成分がビスマ
ス、鋼、カルシウム、アルカリ土類の酸化物被膜を付着
させた構造を特徴としている。本発明者らはこの種の超
電導体は、基体上に、主成分がビスマス、鋼、カルシウ
ム、アルカリ土類からなる複合酸化物被膜を本発明のス
パッタリングターゲットを用いたスパッタリング蒸着と
いうプロセスで付着させ、場合によっては熱処理するこ
とにより形成される。
そして、本発明者らは、作製を行う薄膜の組成よりもビ
スマスとカルシウムを過剰に含むターゲットを用いれば
、薄膜の組成を良好に所望のものに調整できるというこ
とを合わせて発見した。
スマスとカルシウムを過剰に含むターゲットを用いれば
、薄膜の組成を良好に所望のものに調整できるというこ
とを合わせて発見した。
したがって、本発明のターゲットを、１００に以上の転
移温度を持つとされるＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−○系の
材料の薄膜作製に応用することにより、高品質の超電導
薄膜材料が実現され非常に有効である。
移温度を持つとされるＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−○系の
材料の薄膜作製に応用することにより、高品質の超電導
薄膜材料が実現され非常に有効である。
本発明のターゲットを用いて形成される薄膜超電導体は
、薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状態
という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるから
、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結体
に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電導
体が本発明のターゲットを用いて実現される。
、薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状態
という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるから
、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結体
に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電導
体が本発明のターゲットを用いて実現される。
以下本発明の内容をさらに深く理解されるために、さら
に具体的な実施例を示す。
に具体的な実施例を示す。
（実施例）
第２図に本発明の実施例を示す。第２図は高周波ブレナ
ーマグネトロンスパッタの実験概略図であり、２１は基
体、２２は粉末のＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツ
ト、２３はステンレス製のターゲット粉末受皿、２４は
磁界発生用マグネットである。本実施例では１、酸化マ
グネシウム単結晶（１００）面を基体２１として用い、
ターゲットは空気中で２〜１０時間、８５０℃〜９５０
℃で焼結して、さらに粉末にしたＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０ターゲツトをＡｒ、０２ガス雰囲気でスパッタリ
ング蒸着して、基体２１上に結晶性のＢ１−８ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−Ｏ被膜２５として付着させ層状構造を形成した
。
ーマグネトロンスパッタの実験概略図であり、２１は基
体、２２は粉末のＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツ
ト、２３はステンレス製のターゲット粉末受皿、２４は
磁界発生用マグネットである。本実施例では１、酸化マ
グネシウム単結晶（１００）面を基体２１として用い、
ターゲットは空気中で２〜１０時間、８５０℃〜９５０
℃で焼結して、さらに粉末にしたＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０ターゲツトをＡｒ、０２ガス雰囲気でスパッタリ
ング蒸着して、基体２１上に結晶性のＢ１−８ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−Ｏ被膜２５として付着させ層状構造を形成した
。
この場合、スパッタガス圧力は０．５Ｐａ、スパッタリ
ング電力１５０Ｗ、スパッタリング時間１時間、被膜の
膜Ｊ！２０．５μｍ、基体温度７００ ’Ｃであった。
ング電力１５０Ｗ、スパッタリング時間１時間、被膜の
膜Ｊ！２０．５μｍ、基体温度７００ ’Ｃであった。
形成された層状構造をさらに酸素中で８８０℃１時間熱
処理した。
処理した。
Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０化合物の金属元素比率は、
Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕニー１・１：ｌ・２の近傍のと
ころが臨界温度の高い良好な超電導体となるといわれて
いる。本発明者らはターゲット組成を種々変化させて、
−１−、記の手法で薄膜作製を行った。その結果、所望
の組成よりもビスマスおよびカルシウムが過剰に入った
Ｑ、４＜−ｍ−＜１ Ｓ ｒ 」−Ｃｕ （ここで、ＡはＢｉおよびＣａである）のターゲットを
用いた場合に、薄膜の組成は 一一一一−−□夕０．３ Ｓｒ十Ｃｕ となり、良好な超電導特性が得られることを確認した。
Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕニー１・１：ｌ・２の近傍のと
ころが臨界温度の高い良好な超電導体となるといわれて
いる。本発明者らはターゲット組成を種々変化させて、
−１−、記の手法で薄膜作製を行った。その結果、所望
の組成よりもビスマスおよびカルシウムが過剰に入った
Ｑ、４＜−ｍ−＜１ Ｓ ｒ 」−Ｃｕ （ここで、ＡはＢｉおよびＣａである）のターゲットを
用いた場合に、薄膜の組成は 一一一一−−□夕０．３ Ｓｒ十Ｃｕ となり、良好な超電導特性が得られることを確認した。
第１図に薄膜の抵抗の温度依存性を示す。上記範囲のビ
スマスおよびカルシウム量を持つターゲットを用いて薄
膜を作製した場合、特性曲線１１のように零抵抗温度が
８０に以上という良好な超電導特性の薄膜が得られた。
スマスおよびカルシウム量を持つターゲットを用いて薄
膜を作製した場合、特性曲線１１のように零抵抗温度が
８０に以上という良好な超電導特性の薄膜が得られた。
また特に０．５≦□−≦０．６
Ｓｒ＋Ｃｕ
というターゲットを用いた場合においては、一部が超電
導状態になっていると考えられるオンセット温度１２０
Ｋを持つ特性１２が観測された。
導状態になっていると考えられるオンセット温度１２０
Ｋを持つ特性１２が観測された。
さらに、
Ｃａ
というターゲットを用いた場合、オンセット温度１２０
Ｋ、オンセット温度１００に以上の特性１３が観測され
、より高い温度で超電導を示す薄膜材料の作製に非常に
有効であると考えられる。
Ｋ、オンセット温度１００に以上の特性１３が観測され
、より高い温度で超電導を示す薄膜材料の作製に非常に
有効であると考えられる。
この場合、ターゲットの構成は焼結体例えば円板、円筒
などが有用である。しかし、必ずしも成型品である必要
はな（、例えば、粉末又は粒状あるいはチャック状であ
ってもよい。
などが有用である。しかし、必ずしも成型品である必要
はな（、例えば、粉末又は粒状あるいはチャック状であ
ってもよい。
特に本発明にかかる粉末ターゲットは成型の必要がない
上、スパッタ中に連続的に供給できる特長があり、この
種の超電導体の製造に一層有効である。
上、スパッタ中に連続的に供給できる特長があり、この
種の超電導体の製造に一層有効である。
発明の効果
本発明のスパッタリング用ターゲットを用いて超電導薄
膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状等
にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求される
組成の調整が容易でかつ均一な材料組成のターゲットを
作成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を再
現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明に
かかるターゲットにより作製される超電導体は、超電導
体を安定な薄膜として形成することが可能となる。すな
わち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用い
、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解して
から、基体１−に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状等
にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求される
組成の調整が容易でかつ均一な材料組成のターゲットを
作成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を再
現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明に
かかるターゲットにより作製される超電導体は、超電導
体を安定な薄膜として形成することが可能となる。すな
わち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用い
、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解して
から、基体１−に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
したがって、非常に高精度の超電導体が本発明で実現さ
れる。
れる。
特に高臨界温度の期待の高いＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系の超電導薄膜作製に際し、良好な特性を持つ薄膜
製造に適したものであり、本発明の工業的価値は高い。
−０系の超電導薄膜作製に際し、良好な特性を持つ薄膜
製造に適したものであり、本発明の工業的価値は高い。
第１図は本発明を用いて形成された薄膜超電導体の基本
特性図、第２図は本発明の薄膜超電導体作製の実験概略
図である。 ２１・・・基体、２２・・・粉末ターゲット、２３・・
・ターゲット受皿、２４・・・磁界発生用マグネット、
２５ ・・・Ｂ ｉ −３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−ＯＷＪｍ。
特性図、第２図は本発明の薄膜超電導体作製の実験概略
図である。 ２１・・・基体、２２・・・粉末ターゲット、２３・・
・ターゲット受皿、２４・・・磁界発生用マグネット、
２５ ・・・Ｂ ｉ −３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−ＯＷＪｍ。
Claims (5)
- （１）主成分がすくなくともビスマス（Ｂｉ）、銅（Ｃ
ｕ）カルシウム（Ｃａ）およびアルカリ土類（IIａ族）
を含む酸化物から構成され、作製を行う薄膜の組成より
ビスマスとカルシウムを過剰に含んだことを特徴とする
スパッタリング用ターゲット。ここでアルカリ土類は、
IIａ族元素のうちのすくなくとも一種あるいは二種以上
の元素を示す。 - （２）焼結体で構成したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のスパッタリング用ターゲット。 - （３）焼結体を粉末、あるいは粒状に構成したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング用
ターゲット。 - （４）アルカリ土類がストロンチウム（Ｓｒ）からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタ
リング用ターゲット。 - （５）主成分が少なくともビスマス、銅、カルシウム、
アルカリ土類を含む酸化物からなるターゲットを用い、
基体上にスパッタリング法にて少なくともビスマス、銅
、アルカリ土類を含む酸化物薄膜を形成する際し、前記
ターゲットのビスマスとカルシウムの組成比を、前記薄
膜中のビスマスの組成比よりも大きくすることを特徴と
する超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072469A JPH01246143A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072469A JPH01246143A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246143A true JPH01246143A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13490202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63072469A Pending JPH01246143A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246143A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129009A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-17 | Mitsubishi Metal Corp | 酸化物超伝導体の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63072469A patent/JPH01246143A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129009A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-17 | Mitsubishi Metal Corp | 酸化物超伝導体の製造方法 |
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