JPH01259582A - 酸化物系超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH01259582A JPH01259582A JP63088655A JP8865588A JPH01259582A JP H01259582 A JPH01259582 A JP H01259582A JP 63088655 A JP63088655 A JP 63088655A JP 8865588 A JP8865588 A JP 8865588A JP H01259582 A JPH01259582 A JP H01259582A
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- 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］
この発明は、ジョセフソン素子、超電導記憶素子等の超
電導デバイスなどとして使用可能な酸化物系超電導薄膜
の製造方法に関する。
電導デバイスなどとして使用可能な酸化物系超電導薄膜
の製造方法に関する。
［従来技術およびその課題］
近年、常電導状聾から超電導状態に遷移する臨界温度（
Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系超電
導体が種々発見されつつある。
Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系超電
導体が種々発見されつつある。
現在のところ、このような酸化物系超電導薄膜を製造す
る方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法
、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相
成長）法、ＩＶＤ（イオン気相成長）法などの成膜法が
知られている。そして、この上うな成膜法においては、
いずれの場合も、例えば１Ｔｏｒｒ以下の低圧下で、か
つ酸素ガス雰囲気あるいは酸素ガスと不活性ガスとの混
合ガス雰囲気中で酸化物系超電導体からなる膜体を製造
することができる。しかし、このままでは、成膜時の雰
囲気中の酸素分圧が低いことから、基体上に形成される
膜体の結晶中に所望量の酸素か導入されにくく、その結
晶組成が化学潰論的組成からずれてしまうため、臨界温
度（Ｔ ｃ）、臨界電流密度（ＪＣ）あるいは臨界磁界
（Ｈａｓ）などの超電導特性が低い膜体が生成される傾
向がある。このため従来、成膜後に酸素雰囲気中で高温
熱処理（例えば、８００〜１０００℃）を行うことによ
って、上記膜体の結晶中に酸素を所望１導入して膜体の
超電導特性を改善する試みがなされている。
る方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法
、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相
成長）法、ＩＶＤ（イオン気相成長）法などの成膜法が
知られている。そして、この上うな成膜法においては、
いずれの場合も、例えば１Ｔｏｒｒ以下の低圧下で、か
つ酸素ガス雰囲気あるいは酸素ガスと不活性ガスとの混
合ガス雰囲気中で酸化物系超電導体からなる膜体を製造
することができる。しかし、このままでは、成膜時の雰
囲気中の酸素分圧が低いことから、基体上に形成される
膜体の結晶中に所望量の酸素か導入されにくく、その結
晶組成が化学潰論的組成からずれてしまうため、臨界温
度（Ｔ ｃ）、臨界電流密度（ＪＣ）あるいは臨界磁界
（Ｈａｓ）などの超電導特性が低い膜体が生成される傾
向がある。このため従来、成膜後に酸素雰囲気中で高温
熱処理（例えば、８００〜１０００℃）を行うことによ
って、上記膜体の結晶中に酸素を所望１導入して膜体の
超電導特性を改善する試みがなされている。
しかしながら、このような高温熱処理を施すと、酸化物
系超電導体と基体とが反応し、両者の界面部に絶縁体が
生じ、形成された酸化物系超電導体の超電導特性を損ね
るので、基体の構成材料には酸化物系超電導体との反応
性の低い酸化物が使用され、特にＹＳＺ（安定化ジルコ
ニア）、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム等
の酸化物が好適に使用されろ。
系超電導体と基体とが反応し、両者の界面部に絶縁体が
生じ、形成された酸化物系超電導体の超電導特性を損ね
るので、基体の構成材料には酸化物系超電導体との反応
性の低い酸化物が使用され、特にＹＳＺ（安定化ジルコ
ニア）、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム等
の酸化物が好適に使用されろ。
しかしながら基体をこれらの酸化物から形成すると、優
れた超電導特性を示す酸化物系超電導体を得ることがで
きるものの、これらの基体は価格が非常に高い上に、そ
の製造工程上、大面積の板体や長尺の線材等を得ること
が困難であるので、これらの酸化物からなる基体を利用
できる範囲はｌｕられている。
れた超電導特性を示す酸化物系超電導体を得ることがで
きるものの、これらの基体は価格が非常に高い上に、そ
の製造工程上、大面積の板体や長尺の線材等を得ること
が困難であるので、これらの酸化物からなる基体を利用
できる範囲はｌｕられている。
これに対し、価格が比較的安く、加工が容易で種々の形
状を得やすい金属材料から基体を形成して、これらの表
面に酸化物層を形成し、基体と酸化物系超電導体とが直
接接触しないようにした後、酸化物系超電導薄膜を形成
する方法が一般に知られている。
状を得やすい金属材料から基体を形成して、これらの表
面に酸化物層を形成し、基体と酸化物系超電導体とが直
接接触しないようにした後、酸化物系超電導薄膜を形成
する方法が一般に知られている。
この基体は一般に、銅、ステンレス鋼等の導電体であっ
て、加工可能で種々の形状を得やすい金属が使用され、
基体表面の酸化物層には、形成される酸化物系超電導体
の構成元素を含む酸化物、例えば、酸化マグネシウム、
チタン酸ストロンチウム等が使用される。この酸化物層
を基体上に形成するには、主に■形成する酸化物層から
なるターゲットを使用したスパッタリング法、■金属基
体表面を酸素雰囲気中または空気中で直接酸化させる方
法などが行なわれている。
て、加工可能で種々の形状を得やすい金属が使用され、
基体表面の酸化物層には、形成される酸化物系超電導体
の構成元素を含む酸化物、例えば、酸化マグネシウム、
チタン酸ストロンチウム等が使用される。この酸化物層
を基体上に形成するには、主に■形成する酸化物層から
なるターゲットを使用したスパッタリング法、■金属基
体表面を酸素雰囲気中または空気中で直接酸化させる方
法などが行なわれている。
しかしながら、上述のスパッタリング法では、成膜速度
が小さく、充分な膜厚を有する酸化物層を形成するのに
長時間を必要とする問題がある。
が小さく、充分な膜厚を有する酸化物層を形成するのに
長時間を必要とする問題がある。
また、酸素雰囲気中あるいは空気中で行う基体表面の直
接酸化法では、成膜速度が大きいものの、膜厚制御が困
難である等の問題がある。
接酸化法では、成膜速度が大きいものの、膜厚制御が困
難である等の問題がある。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので
、良好な超電導体特性を示す酸化物系超電導薄膜を製造
できるような方法を提供することを目的としている。
、良好な超電導体特性を示す酸化物系超電導薄膜を製造
できるような方法を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
この発明は、少なくとも表面が金属からなる基体の表面
に、イオンガン、イオン注入機などの方法により酸素を
加速照射−し、酸化物層を形成したのち、この酸化物層
上に酸化物系超電導薄膜を形成することを解決手段とし
た。
に、イオンガン、イオン注入機などの方法により酸素を
加速照射−し、酸化物層を形成したのち、この酸化物層
上に酸化物系超電導薄膜を形成することを解決手段とし
た。
［作用 ］
少なくとし表面を金属から構成した基体の表面に、イオ
ンガン、イオン注入機などにより加速した酸素を照射し
、短時間で充分な膜厚の酸化物層を形成したのち、この
上に適当な方法により酸化物系超電導薄膜を形成する。
ンガン、イオン注入機などにより加速した酸素を照射し
、短時間で充分な膜厚の酸化物層を形成したのち、この
上に適当な方法により酸化物系超電導薄膜を形成する。
以下、本発明の詳細な説明する。
第１図は基体Ａ上に本発明の製造方法により形成された
酸化物層（膜体）Ｂおよび酸化物系超電導Ａ’ｉ ｖ＠
Ｃを示している。
酸化物層（膜体）Ｂおよび酸化物系超電導Ａ’ｉ ｖ＠
Ｃを示している。
この基体Ａには、例えば板材、線材、テープ材、筒状体
、柱状体など種々の形状のものが用いられる。そして、
このような基体Ａの形成材料としては、ＹＳＺなどの単
結晶体に比較して、形状加工か容易でかつ価格が安く、
大面積化および長尺化が容易な銀、金、白金、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、銅等の金属材料とこれら金属の合
金材料が好適に用いられる。また、基体Ａの形成材料の
他の例として上記金属または合金材料の窒化物や炭化物
、アルミナ、シリカ等の酸化物などに上記金属材料また
は合金材料からなる層を形成し、金属表面を有するよう
にしたものなどら好適に用いられる。このような金属表
面を形成するには、基体Ａに金属または合金材料を溶接
、無電解メツキ、スパッタリングする等の方法を用いる
ことができる。
、柱状体など種々の形状のものが用いられる。そして、
このような基体Ａの形成材料としては、ＹＳＺなどの単
結晶体に比較して、形状加工か容易でかつ価格が安く、
大面積化および長尺化が容易な銀、金、白金、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、銅等の金属材料とこれら金属の合
金材料が好適に用いられる。また、基体Ａの形成材料の
他の例として上記金属または合金材料の窒化物や炭化物
、アルミナ、シリカ等の酸化物などに上記金属材料また
は合金材料からなる層を形成し、金属表面を有するよう
にしたものなどら好適に用いられる。このような金属表
面を形成するには、基体Ａに金属または合金材料を溶接
、無電解メツキ、スパッタリングする等の方法を用いる
ことができる。
基体Ａ上に形成された酸化物層Ｂは、酸化物系超電導体
と反応性の低いチタン酸ストロンチウム、アルミナ、ニ
オブ酸リチウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム
等である。
と反応性の低いチタン酸ストロンチウム、アルミナ、ニ
オブ酸リチウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム
等である。
この酸化物層Ｂの形成方法としては、第２図に示すよう
に、イオンビーム装置ｌを用いて前記基体Ａの表面に酸
素を照射する方法が用いられる。
に、イオンビーム装置ｌを用いて前記基体Ａの表面に酸
素を照射する方法が用いられる。
このイオンビーム装置ｌは、基体Ａを保持する仮状の基
体ホルダ２と、この基体ホルダ２に所定間隔をもって対
向するイオンビーム用の酸素イオン源３とからなるもの
であり、この基体ホルダ２には、保持された基体Ａを所
望温度にまで加熱するヒータ（図示略）が取り付けられ
ている。このイオンビーム装置ｌは、酸素をイオン、原
子状、分子状などとして対象物（基体Ａ）に加速して照
射し、基体Ａの金属表面と反応し酸化物層Ｂを形成する
ものである。このような方法を用いれば、対象物の基体
へ表面に酸素を効率良く照射し、反応を進行させること
ができるのて膜厚の大きな酸化物層Ｂを形成することか
できる。
体ホルダ２と、この基体ホルダ２に所定間隔をもって対
向するイオンビーム用の酸素イオン源３とからなるもの
であり、この基体ホルダ２には、保持された基体Ａを所
望温度にまで加熱するヒータ（図示略）が取り付けられ
ている。このイオンビーム装置ｌは、酸素をイオン、原
子状、分子状などとして対象物（基体Ａ）に加速して照
射し、基体Ａの金属表面と反応し酸化物層Ｂを形成する
ものである。このような方法を用いれば、対象物の基体
へ表面に酸素を効率良く照射し、反応を進行させること
ができるのて膜厚の大きな酸化物層Ｂを形成することか
できる。
この際に、形成する酸化物層Ｂの組成に応じて、イオン
ビーム装置１の酸素イオン源３から、酸素イオン等以外
の元素を共に加速して基体Ａに照射することも可能であ
る。このようにすれば、金属製の基体Ａ上に、基体Ａの
構成元素以外の元素からなる複合酸化物層を形成するこ
とができ、例えばステンレス鋼板上にチタン酸バリウム
等を成膜することができる。
ビーム装置１の酸素イオン源３から、酸素イオン等以外
の元素を共に加速して基体Ａに照射することも可能であ
る。このようにすれば、金属製の基体Ａ上に、基体Ａの
構成元素以外の元素からなる複合酸化物層を形成するこ
とができ、例えばステンレス鋼板上にチタン酸バリウム
等を成膜することができる。
また、上記酸化物層Ｂの上に形成された酸化物系超電導
薄膜Ｃを構成する超電導体は、一般式Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ（
ただしＡはＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ。
薄膜Ｃを構成する超電導体は、一般式Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ（
ただしＡはＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ。
Ｎｄ、Ｐ ｍ、ｓ ｍ、Ｅ ｕ、Ｇ ｄ、Ｔ ｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅ ｒ、Ｔ ｍ、Ｙ ｂ。
ｙ、Ｈｏ、Ｅ ｒ、Ｔ ｍ、Ｙ ｂ。
Ｌｕの周期率表第［１１ａ族元素またはＢｉ、Ｓｂ、Ａ
ｓなどの周期率表第１ｂ族元素のうち１種あるいは２種
以上を表し、ＢはＳ ｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｒ
ａの周期率表第［１ａ族元素のうち１種あるいは２種以
上を表し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕの周期率表第１ｂ族元
素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２種以上を表し
、Ｄは０．Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏの周期率表第１ｂ族元
素およびＦ 、Ｃ（２，Ｂｒ、 Ｉ 、Ａｔの周期率表
第１ｂ族元素のうち０あるいはＯを含む２種以上を表す
。）で示されるものである。そしてこの酸化物系超電導
体の各構成元素の組成は、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系
超電導体の場合Ｙ ：Ｂａ：Ｃｕ：０ ＝ １ ：（１
，５〜３ ）：（２〜４ ）：（７−δ）とされ、δは
０≦δ≦５の範囲とされる。
ｓなどの周期率表第１ｂ族元素のうち１種あるいは２種
以上を表し、ＢはＳ ｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｒ
ａの周期率表第［１ａ族元素のうち１種あるいは２種以
上を表し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕの周期率表第１ｂ族元
素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２種以上を表し
、Ｄは０．Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏの周期率表第１ｂ族元
素およびＦ 、Ｃ（２，Ｂｒ、 Ｉ 、Ａｔの周期率表
第１ｂ族元素のうち０あるいはＯを含む２種以上を表す
。）で示されるものである。そしてこの酸化物系超電導
体の各構成元素の組成は、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系
超電導体の場合Ｙ ：Ｂａ：Ｃｕ：０ ＝ １ ：（１
，５〜３ ）：（２〜４ ）：（７−δ）とされ、δは
０≦δ≦５の範囲とされる。
このような酸化物系超電導薄膜Ｃは、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、分子線エピタキシー法、化学気相成長法
、イオン気相成長法など、成膜される酸化物系超電導体
の性状に遇した成膜法により酸化物層Ｂ上に成膜される
。この後、その組成中の酸素の欠損が生じる場合には、
これを酸素雰囲気中で６００〜ｔｏｏｏ℃の高温熱処理
を行うことによって補い、良好な超電導特性を有するも
のを製造することができる。
ッタリング法、分子線エピタキシー法、化学気相成長法
、イオン気相成長法など、成膜される酸化物系超電導体
の性状に遇した成膜法により酸化物層Ｂ上に成膜される
。この後、その組成中の酸素の欠損が生じる場合には、
これを酸素雰囲気中で６００〜ｔｏｏｏ℃の高温熱処理
を行うことによって補い、良好な超電導特性を有するも
のを製造することができる。
第３図に超電導薄膜Ｃの製造装置の一例を示す。
この製造装置は、イオンビーム用の酸素イオン源３に酸
化物系超電導体形成用の高周波スパッタリング装置４を
並列してなるしのであり、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成
した後、連続して酸化物系超電導体からなる膜体Ｃを形
成できるようにしたものである。
化物系超電導体形成用の高周波スパッタリング装置４を
並列してなるしのであり、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成
した後、連続して酸化物系超電導体からなる膜体Ｃを形
成できるようにしたものである。
この酸素イオン源３は、基体ホルダ２に保持されている
基体Ａ上に向けて、酸素イオン、原子状酸素、分子状酸
素（以下この３者を酸素イオン等と略称する。）を単独
あるいは２種以上含むビームとして照射するものである
。そしてこの酸素イオン源３の先端部に設けられた引き
出し電極（図示略）により酸素イオン等が所定の速度に
加速され、加速された酸素イオン等は雰囲気中の不活性
ガス（イオンあるいは原子状）と共に基体Ａの表面に照
射される。ここで、上記の引き出し電極に印加される加
速電圧は、膜体Ｂ内に照射される際の酸素イオン等の衝
突速度、酸素イオン源３と堰体Ａとの離間寸法、基体Ａ
の材料などに応じて適宜法められる。この時の基体Ａは
、酸素イオン源３より照射された酸素イオン等と反応が
進行しゃすいように、基体Ａホルダ２に取り付けられた
図示略のヒータによって、４００〜８００℃程度に加熱
されていることか好ましい。また、加速により酸素イオ
ン等に与えられるエネルギーは、１０〜５０００ｅＶの
範囲であることが好ましい。これは１ｏｅＶ未満では、
エネルギー不足で酸素イオン等が基体Ａに照射された時
に、基体へ表面の元素と充分に反応せず、酸化物層を形
成しにくく、５０００ｅＶを超過すると酸素イオン等と
基体へ表面の元素との反応が頭打ちとなり、不経済であ
るからである。
基体Ａ上に向けて、酸素イオン、原子状酸素、分子状酸
素（以下この３者を酸素イオン等と略称する。）を単独
あるいは２種以上含むビームとして照射するものである
。そしてこの酸素イオン源３の先端部に設けられた引き
出し電極（図示略）により酸素イオン等が所定の速度に
加速され、加速された酸素イオン等は雰囲気中の不活性
ガス（イオンあるいは原子状）と共に基体Ａの表面に照
射される。ここで、上記の引き出し電極に印加される加
速電圧は、膜体Ｂ内に照射される際の酸素イオン等の衝
突速度、酸素イオン源３と堰体Ａとの離間寸法、基体Ａ
の材料などに応じて適宜法められる。この時の基体Ａは
、酸素イオン源３より照射された酸素イオン等と反応が
進行しゃすいように、基体Ａホルダ２に取り付けられた
図示略のヒータによって、４００〜８００℃程度に加熱
されていることか好ましい。また、加速により酸素イオ
ン等に与えられるエネルギーは、１０〜５０００ｅＶの
範囲であることが好ましい。これは１ｏｅＶ未満では、
エネルギー不足で酸素イオン等が基体Ａに照射された時
に、基体へ表面の元素と充分に反応せず、酸化物層を形
成しにくく、５０００ｅＶを超過すると酸素イオン等と
基体へ表面の元素との反応が頭打ちとなり、不経済であ
るからである。
また、このイオンビーム用の酸素イオン源３の近傍には
、高周波スパッタリング装置４が配設されている。
、高周波スパッタリング装置４が配設されている。
この高周波スパッタリング装置４は上述のイオン源ｌに
よって酸化物層Ｂが形成された基体Ａ上に、連続して酸
化物系超電導体＠Ｃを形成するためのらので、酸化物層
Ｂが形成された基体へを保持する基体ホルダ２と所定間
隔をもって対向する板状のターゲット５とから概略構成
されている。
よって酸化物層Ｂが形成された基体Ａ上に、連続して酸
化物系超電導体＠Ｃを形成するためのらので、酸化物層
Ｂが形成された基体へを保持する基体ホルダ２と所定間
隔をもって対向する板状のターゲット５とから概略構成
されている。
そして、上記基体ホルダ２には、バイアス電源６が接続
されており、この電源６により基体ホルダ２とターゲッ
ト５との間の空間には、電場と磁場が発生するようにな
っている。また、上記基体ホルダ２とターゲット５とは
共に真空等の低圧下におかれ、両者Ｉｎの空間はアルゴ
ンガス等からなる不活性ガス雰囲気あるいは酸素を含む
不活性ガス雰囲気とされている。なお、上記基体ホルダ
２に取り付けられた図示略のヒータによって、保持する
基体Ａをスパッタリングの成膜に適した温度に加熱して
いる。
されており、この電源６により基体ホルダ２とターゲッ
ト５との間の空間には、電場と磁場が発生するようにな
っている。また、上記基体ホルダ２とターゲット５とは
共に真空等の低圧下におかれ、両者Ｉｎの空間はアルゴ
ンガス等からなる不活性ガス雰囲気あるいは酸素を含む
不活性ガス雰囲気とされている。なお、上記基体ホルダ
２に取り付けられた図示略のヒータによって、保持する
基体Ａをスパッタリングの成膜に適した温度に加熱して
いる。
このターゲット５には、前述したＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ系の酸
化物系超電導体の構成元素から酸化物ターゲット等を使
用することかできる。
化物系超電導体の構成元素から酸化物ターゲット等を使
用することかできる。
このような装置を用いて本発明の製造方法で基体Ａ上に
酸化物系超電導薄膜Ｃを形成するには、まず基体ホルダ
２に保持された基体Ａをヒータにより適当な温度に加熱
し、その表面に酸素イオン源３から酸素イオン等を照射
する。これにより、基体へ表面の元素と酸素イオン等が
反応を起こし、基体へ表面に酸化物層Ｂが形成される。
酸化物系超電導薄膜Ｃを形成するには、まず基体ホルダ
２に保持された基体Ａをヒータにより適当な温度に加熱
し、その表面に酸素イオン源３から酸素イオン等を照射
する。これにより、基体へ表面の元素と酸素イオン等が
反応を起こし、基体へ表面に酸化物層Ｂが形成される。
所定時間酸素イオン等を照射して、基体Ａ上に所望の厚
さを有する酸化物層Ｂを形成した後、高周波スパッタリ
ング装置４により基体ホルダ２とターゲット５との間の
空間に電場と磁場とを発生させ、これによりイオン化し
たアルゴンをターゲット５の対向面に衝突させ、この衝
突によりスパッタされたターゲット材料の中性原子や分
子を先に基体へ表面上に形成された酸化物層Ｂ上に堆積
させて酸化物系超電導薄膜Ｃを形成する。こののち、必
要に応じて酸化物系超電導薄膜Ｃが形成された基体Ａに
酸素雰囲気中で高温熱処理を施して、酸化物系超電導薄
膜を得る。
さを有する酸化物層Ｂを形成した後、高周波スパッタリ
ング装置４により基体ホルダ２とターゲット５との間の
空間に電場と磁場とを発生させ、これによりイオン化し
たアルゴンをターゲット５の対向面に衝突させ、この衝
突によりスパッタされたターゲット材料の中性原子や分
子を先に基体へ表面上に形成された酸化物層Ｂ上に堆積
させて酸化物系超電導薄膜Ｃを形成する。こののち、必
要に応じて酸化物系超電導薄膜Ｃが形成された基体Ａに
酸素雰囲気中で高温熱処理を施して、酸化物系超電導薄
膜を得る。
このような製造方法によれば、次のような効果を得るこ
とができる。
とができる。
■イオンガン、イオン注入機等により加速した酸素イオ
ン等を基体Ａに照射して基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成す
るようにしたので、従来のスパッタリング法による酸化
物層Ｂの形成方法に比較して、所望の厚さの酸化物層Ｂ
を短時間で形成することができる。
ン等を基体Ａに照射して基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成す
るようにしたので、従来のスパッタリング法による酸化
物層Ｂの形成方法に比較して、所望の厚さの酸化物層Ｂ
を短時間で形成することができる。
■酸化物層Ｂは基体Ａ上にイオンガン、イオン注入機等
によりＩＪｌ】速した酸素イオン等を照射して形成され
たらのであるので、基体Ａとの付着強度が良好で、かつ
全体が均一であるので、次に形成する酸化物系超電導薄
膜の結晶量同性を良好にすることができ、優れた超電導
特性を有する膜体を形成することができる。
によりＩＪｌ】速した酸素イオン等を照射して形成され
たらのであるので、基体Ａとの付着強度が良好で、かつ
全体が均一であるので、次に形成する酸化物系超電導薄
膜の結晶量同性を良好にすることができ、優れた超電導
特性を有する膜体を形成することができる。
■イオンガン、イオン注入機等により加速した酸素イオ
ン等を基体Ａに照射して酸化物層Ｂを形成するようにし
たので、従来の空気中の酸化法による酸化物ＦＪＢの形
成方法に比較して、酸化物層Ｂ中に不純物が混入するこ
とが無くなると共に、成膜時の膜厚制御が行い易くなる
。
ン等を基体Ａに照射して酸化物層Ｂを形成するようにし
たので、従来の空気中の酸化法による酸化物ＦＪＢの形
成方法に比較して、酸化物層Ｂ中に不純物が混入するこ
とが無くなると共に、成膜時の膜厚制御が行い易くなる
。
■酸素イオン源３は、酸化物系超電導薄膜Ｃを成膜する
ための高周波スパッタリング装置や分子線エピタキシー
等の超電導体の成膜装置と並列して配設することが可能
であるので、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成したのち連続
して酸化物系超電導薄膜Ｃを形成することができる。
ための高周波スパッタリング装置や分子線エピタキシー
等の超電導体の成膜装置と並列して配設することが可能
であるので、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成したのち連続
して酸化物系超電導薄膜Ｃを形成することができる。
■基体へにイオンガン、イオン注入機等により酸素イオ
ン等を加速して照射するので、基体へ表面が加速酸素イ
オン等により一部スパッタエッチされるため、基体へ表
面のクリーニング工程を兼ねることが可能で、その後に
形成される酸化物系超電導薄膜Ｃの付着強度および結晶
量同性を向上さ仕、良好な超電導特性を有する超電導薄
膜Ｃを得ることができる。
ン等を加速して照射するので、基体へ表面が加速酸素イ
オン等により一部スパッタエッチされるため、基体へ表
面のクリーニング工程を兼ねることが可能で、その後に
形成される酸化物系超電導薄膜Ｃの付着強度および結晶
量同性を向上さ仕、良好な超電導特性を有する超電導薄
膜Ｃを得ることができる。
［実施例］
（実施例１）
第３図に示した製造装置を用い、本発明の製造方法を実
施して板状の基体表面にＹ−ｆ３ａ−Ｃ−０系の超電導
膜体を形成した。
施して板状の基体表面にＹ−ｆ３ａ−Ｃ−０系の超電導
膜体を形成した。
上記基体には、ジルコニウム製のものを使用した。この
基体表面に酸素イオン等を照射して酸化ジルコニウムか
らなる酸化物層を形成した。この時の酸素イオン源のイ
オン電流密度は１ｍＡ／ｃｍ’、加速電圧はｌ０００ｅ
Ｖに設定し、雰囲気は１００％アルゴンガス雰囲気とし
、上記基体の温度は７００℃とした。
基体表面に酸素イオン等を照射して酸化ジルコニウムか
らなる酸化物層を形成した。この時の酸素イオン源のイ
オン電流密度は１ｍＡ／ｃｍ’、加速電圧はｌ０００ｅ
Ｖに設定し、雰囲気は１００％アルゴンガス雰囲気とし
、上記基体の温度は７００℃とした。
このような条件で酸素イオン等をジルコニウム基体上に
２０分間照射し、基体上で酸化反応を進行させ０，５μ
ｍの膜厚の酸化ジルコニウムからなる酸化物層を得た。
２０分間照射し、基体上で酸化反応を進行させ０，５μ
ｍの膜厚の酸化ジルコニウムからなる酸化物層を得た。
なお、膜厚０．５μｍの酸化ジルコニウムを高周波スパ
ッタリング装置を用いて形成するには、３時間を要する
ので、本方法によれば所望の厚さの酸化物層を短時間で
形成することができる。
ッタリング装置を用いて形成するには、３時間を要する
ので、本方法によれば所望の厚さの酸化物層を短時間で
形成することができる。
また、このようにして形成された酸化物層は基体との密
着性が高く、照射される酸素イオン等により基体の一部
をスパッタエッチすることができ、その表面を非常に平
ｍで清浄にすることができる。
着性が高く、照射される酸素イオン等により基体の一部
をスパッタエッチすることができ、その表面を非常に平
ｍで清浄にすることができる。
次に、この酸化ジルコニウムからなる酸化物層の上に、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物系超電導体からなる膜体を
高周波スパッタリングにより形成した。ターゲットには
、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系複合酸化物を用い、スパッタリ
ング時の雰囲気はｌｏ。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物系超電導体からなる膜体を
高周波スパッタリングにより形成した。ターゲットには
、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系複合酸化物を用い、スパッタリ
ング時の雰囲気はｌｏ。
％アルゴンガスで圧力は５ Ｘ Ｉ Ｏ−”Ｐａ、ター
ゲットに印加するイオン加速電圧はｔｏｏｏｖ、イオン
電流は１０（１＋＋Ａに設定し、基体の温度は７００℃
とした。
ゲットに印加するイオン加速電圧はｔｏｏｏｖ、イオン
電流は１０（１＋＋Ａに設定し、基体の温度は７００℃
とした。
このような条件で約４時間かけて厚さ１．５μｍのＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物系超電導体からなる膜体を形
成した後、酸素雰囲気中で９００ ’Ｃ１１時間の熱処
理を施した後、このものの臨界温度（Ｔｃ）を測定した
ところ、９１Ｋを示した。この臨界温度（Ｔ ｃ）が９
１にという値は、ＹＳＺ単結晶上に酸化物系超電導体を
形成した場合に得られるものと同等である。
Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物系超電導体からなる膜体を形
成した後、酸素雰囲気中で９００ ’Ｃ１１時間の熱処
理を施した後、このものの臨界温度（Ｔｃ）を測定した
ところ、９１Ｋを示した。この臨界温度（Ｔ ｃ）が９
１にという値は、ＹＳＺ単結晶上に酸化物系超電導体を
形成した場合に得られるものと同等である。
（実施例２）
基体Ａにステンレス鋼板にマグネシウムテープ材を接着
したものを使用した以外は前記、実施例１と同様の条件
で、酸素イオン源から酸素イオン等をマグネシウムに照
射し、酸化マグネシウムからなる酸化物層を形成した後
、実施例１と同様にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物系超
電導体を分子線エピタキシー法により形成した。これに
より得られた酸化物系超電導体の臨界温度は９１にであ
った。
したものを使用した以外は前記、実施例１と同様の条件
で、酸素イオン源から酸素イオン等をマグネシウムに照
射し、酸化マグネシウムからなる酸化物層を形成した後
、実施例１と同様にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物系超
電導体を分子線エピタキシー法により形成した。これに
より得られた酸化物系超電導体の臨界温度は９１にであ
った。
（実施例３）
ステンレス鋼板にチタン板を接着したものを基体とし、
このチタン表面に、酸素イオン源より酸素イオン等とと
もにバリウムを蒸着し、チタン酸バリウムからなる酸化
物層を形成した。この時の酸素イオン源のイオン電流密
度はＩ ＯｍＡ ／ ｃｍ”、加速電圧は１０００ｅＶ
に設定し、アルゴン雰囲気で５ＸｌＯ−’Ｐａとし、上
記基体温度は６００℃とした。
このチタン表面に、酸素イオン源より酸素イオン等とと
もにバリウムを蒸着し、チタン酸バリウムからなる酸化
物層を形成した。この時の酸素イオン源のイオン電流密
度はＩ ＯｍＡ ／ ｃｍ”、加速電圧は１０００ｅＶ
に設定し、アルゴン雰囲気で５ＸｌＯ−’Ｐａとし、上
記基体温度は６００℃とした。
このような条件で、バリウム蒸着と同時に酸素イオン等
を共に基体表面のチタン上に３０分間照射し、基体上で
酸化反応を進行させ、０．２μｍのチタン酸バリウムか
らなる酸化物層を得た。
を共に基体表面のチタン上に３０分間照射し、基体上で
酸化反応を進行させ、０．２μｍのチタン酸バリウムか
らなる酸化物層を得た。
この後に、実施例１と同様の条件下でＹ −Ｂ ａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物系超電導体を酸化物層の上に形成しその
臨界温度を調べた結果、８９にであった。
ｕ−０系酸化物系超電導体を酸化物層の上に形成しその
臨界温度を調べた結果、８９にであった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の酸化物系超電導薄膜の製
造方法は、少なくとも表面を金属から構成した基体の表
面に、イオンガン、イオン注入機等により酸素を加速照
射し、酸化物層を形成したのち、この酸化物層上に酸化
物系超電導薄膜を形成するものであるので、以下のよう
なことが可能となる。
造方法は、少なくとも表面を金属から構成した基体の表
面に、イオンガン、イオン注入機等により酸素を加速照
射し、酸化物層を形成したのち、この酸化物層上に酸化
物系超電導薄膜を形成するものであるので、以下のよう
なことが可能となる。
■イオンガン、イオン注入機等により加速した酸素イオ
ン等を基体へに照射して基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成す
るようにしたので、従来のスパッタリング法による酸化
物層Ｂの形成方法に比較して、所望の厚さの酸化物層Ｂ
を短時間で形成することができる。
ン等を基体へに照射して基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成す
るようにしたので、従来のスパッタリング法による酸化
物層Ｂの形成方法に比較して、所望の厚さの酸化物層Ｂ
を短時間で形成することができる。
■酸化物層Ｂは基体Ａ上にイオンガン、イオン注入機等
により加速した酸素イオン等を照射して形成されたちの
であるので、基体Ａとの付着強度が良好で、かつ全体が
均一であるので、次に形成する酸化物系超電導薄膜の結
晶配向性を良好にすることができ、潰れた超電導特性を
有する薄膜を形成ずろことかできる。
により加速した酸素イオン等を照射して形成されたちの
であるので、基体Ａとの付着強度が良好で、かつ全体が
均一であるので、次に形成する酸化物系超電導薄膜の結
晶配向性を良好にすることができ、潰れた超電導特性を
有する薄膜を形成ずろことかできる。
■イオンガン、イオン注入機等により加速した酸素イオ
ン等を基体へに照射して酸化物層Ｉ３を形成するように
したので、従来の空気中の酸化法による酸化物層Ｉ３の
形成方法に比較して、酸化物層Ｂ中に不純物が混入する
ことが無くなると共に、成膜時の膜厚制御が行い易くな
る。
ン等を基体へに照射して酸化物層Ｉ３を形成するように
したので、従来の空気中の酸化法による酸化物層Ｉ３の
形成方法に比較して、酸化物層Ｂ中に不純物が混入する
ことが無くなると共に、成膜時の膜厚制御が行い易くな
る。
■酸素イオン源３は、酸化物系超電導体からなる膜体Ｃ
を成膜するための高周波スパッタリング装置や真空蒸着
等の超電導体の成膜装置等と並列して配設することが可
能であるので、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成したのち連
続して酸化物系超電導薄膜Ｃを形成することができる。
を成膜するための高周波スパッタリング装置や真空蒸着
等の超電導体の成膜装置等と並列して配設することが可
能であるので、基体Ａ上に酸化物層Ｂを形成したのち連
続して酸化物系超電導薄膜Ｃを形成することができる。
■】膜体Ａにイオンガン、イオン注入機等により酸素イ
オン等を加速して照射するので、基体へ表面が加速酸素
イオン等により一部スパッタエッチされるため、基体へ
表面のクリーニング工程を兼ねろことが可能で、その後
に形成される酸化物系超電導薄膜Ｃの付着強度および結
晶配向性を向上させ、良好な超電導特性を有する膜体を
得ることができる。
オン等を加速して照射するので、基体へ表面が加速酸素
イオン等により一部スパッタエッチされるため、基体へ
表面のクリーニング工程を兼ねろことが可能で、その後
に形成される酸化物系超電導薄膜Ｃの付着強度および結
晶配向性を向上させ、良好な超電導特性を有する膜体を
得ることができる。
第１図は、本発明の製造方法によって製造された酸化物
系超電導薄膜の一例を示す概略断面図、第２図は本発明
の製造方法中、酸化物層を形成するのに好適に使用され
るイオンビーム装置の一例を示す概略構成図、第３図は
本発明の製造方法に好適に使用される製造装置の一例を
示す概略構成図である。 Ａ・・・基体、 Ｂ・・・酸化物層、 Ｃ・・・酸化物系超電導薄膜、 ｌ・・・イオンビーム装置、 ３・・・酸素イオン源。 第１図 第２図
系超電導薄膜の一例を示す概略断面図、第２図は本発明
の製造方法中、酸化物層を形成するのに好適に使用され
るイオンビーム装置の一例を示す概略構成図、第３図は
本発明の製造方法に好適に使用される製造装置の一例を
示す概略構成図である。 Ａ・・・基体、 Ｂ・・・酸化物層、 Ｃ・・・酸化物系超電導薄膜、 ｌ・・・イオンビーム装置、 ３・・・酸素イオン源。 第１図 第２図
Claims (1)
- 少なくとも表面が金属からなる基体の表面に、加速し
た酸素を照射することにより酸化物層を形成したのち、
この酸化物層上に酸化物系超電導薄膜を形成することを
特徴とする酸化物系超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088655A JPH0812936B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 酸化物系超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088655A JPH0812936B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 酸化物系超電導薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259582A true JPH01259582A (ja) | 1989-10-17 |
| JPH0812936B2 JPH0812936B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=13948839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63088655A Expired - Fee Related JPH0812936B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 酸化物系超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812936B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197016A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-08-03 | General Atomic Co | セラミック超電導体 |
| CN114724769A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-08 | 上海交通大学 | 一种第二代高温超导带材制备方法及第二代高温超导带材 |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP63088655A patent/JPH0812936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197016A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-08-03 | General Atomic Co | セラミック超電導体 |
| CN114724769A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-08 | 上海交通大学 | 一种第二代高温超导带材制备方法及第二代高温超导带材 |
| CN114724769B (zh) * | 2022-04-08 | 2022-12-06 | 上海交通大学 | 一种第二代高温超导带材制备方法及第二代高温超导带材 |
| US11844289B2 (en) | 2022-04-08 | 2023-12-12 | Shanghai Jiaotong University | Second generation high-temperature superconducting (2G-HTS) tape and fabrication method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0812936B2 (ja) | 1996-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |