JPH02149495A - 積層薄膜体及びその製造法 - Google Patents
積層薄膜体及びその製造法Info
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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、９０に近傍で超電導を示すものとして注目さ
れているＹＢａ２Ｃｕｉ ｏ？−Ｘ 薄膜の面上に、Ｍ
ｇＯの超薄膜を形成してなる積層薄膜体及びこの積層薄
膜体の製造に適切な方法に関するものである。
れているＹＢａ２Ｃｕｉ ｏ？−Ｘ 薄膜の面上に、Ｍ
ｇＯの超薄膜を形成してなる積層薄膜体及びこの積層薄
膜体の製造に適切な方法に関するものである。
Ｙ Ｂ ａ ｚ Ｃｕ：＋ ０７−Ｘに限らず超電導体
は、ジョセフソントンネル型素子などとして、新しい応
用が考えられている。
は、ジョセフソントンネル型素子などとして、新しい応
用が考えられている。
ジョセフソントンネル型素子には、超電導体をトンネル
接合するために３０Å以下の絶縁用超薄膜が必要とされ
、このような接合を形成するためには、表面の平滑性の
優れた超電導薄膜や接合のための絶縁用超薄膜の作製が
必要である。接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは超電
導薄膜のコヒーレンスの長さによって限界がある。（０
０１）面に垂直な方向のコヒーレンス長さは４〜７人程
度、平行な方向のそれは１５〜３０人といわれている。
接合するために３０Å以下の絶縁用超薄膜が必要とされ
、このような接合を形成するためには、表面の平滑性の
優れた超電導薄膜や接合のための絶縁用超薄膜の作製が
必要である。接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは超電
導薄膜のコヒーレンスの長さによって限界がある。（０
０１）面に垂直な方向のコヒーレンス長さは４〜７人程
度、平行な方向のそれは１５〜３０人といわれている。
従って接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは、被接合体
となる超電導体としてどのようなものを使用するかによ
って異なることとなり、超電導体の（００１）面に垂直
な方向が絶縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては
、絶縁用超薄膜の厚さは１０Å以下でなければならない
。
となる超電導体としてどのようなものを使用するかによ
って異なることとなり、超電導体の（００１）面に垂直
な方向が絶縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては
、絶縁用超薄膜の厚さは１０Å以下でなければならない
。
これに対し、超伝導体の（００１）面に平行な方向が絶
縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては、絶縁用超
薄膜の厚さは数１０人でもよいこととなり、トンネル接
合を形成するには好都合である。
縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては、絶縁用超
薄膜の厚さは数１０人でもよいこととなり、トンネル接
合を形成するには好都合である。
本発明は、上記のうち前者に関係のあるものであり、詳
しくは、（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状の
ＹＢａ２ Ｃｕｂ ０７−×薄膜の面上に、途切れのな
い１０Å以下のＭｇＯ超薄膜をエピタキシャルに成長さ
せてなる積層薄膜体及びこの積層薄膜体の製造に適切な
方法に関するものである。
しくは、（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状の
ＹＢａ２ Ｃｕｂ ０７−×薄膜の面上に、途切れのな
い１０Å以下のＭｇＯ超薄膜をエピタキシャルに成長さ
せてなる積層薄膜体及びこの積層薄膜体の製造に適切な
方法に関するものである。
（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状のＹ Ｂ
３２ Ｃｕ３０？−Ｘ Ｆｌ膜自体の製造法は、既に本
発明者等の成果として出願済みである。
３２ Ｃｕ３０？−Ｘ Ｆｌ膜自体の製造法は、既に本
発明者等の成果として出願済みである。
一方、（１１０）ＮｂＢａＣｕＯ上への（１１０）Ｍｇ
Ｏのスパッタリングによるエピタキシャルな成長の研究
成果は、昭和６３年秋季第４９回応用物理学会学術講演
会予稿集第１分冊第１０６頁に発表されている。
Ｏのスパッタリングによるエピタキシャルな成長の研究
成果は、昭和６３年秋季第４９回応用物理学会学術講演
会予稿集第１分冊第１０６頁に発表されている。
しかしながら、高温超電導薄膜上への絶縁用超薄膜の形
成は極めて困難で、従来は数給入オーダーの絶縁用薄膜
であっても、これを完全に途切れのない膜として得るこ
とはできなかった。
成は極めて困難で、従来は数給入オーダーの絶縁用薄膜
であっても、これを完全に途切れのない膜として得るこ
とはできなかった。
これは、ひとつには、下地となる高温超電導薄膜自体も
実質的に単結晶といえるものを提供し難く、その上への
絶縁用超薄膜のエピタキシャルな成長は望みにくかった
という事情があったためであるが、高温超電導薄膜に関
するこの問題については、本発明者らの提案する方法に
よって既にほぼ解決された。
実質的に単結晶といえるものを提供し難く、その上への
絶縁用超薄膜のエピタキシャルな成長は望みにくかった
という事情があったためであるが、高温超電導薄膜に関
するこの問題については、本発明者らの提案する方法に
よって既にほぼ解決された。
ところが、その後も高温超電導薄膜上への絶縁用超薄膜
の形成については、幾多の研究がなされているにもかか
わらず、途切れのない絶縁用超薄膜の形成は成功に到っ
ていない。
の形成については、幾多の研究がなされているにもかか
わらず、途切れのない絶縁用超薄膜の形成は成功に到っ
ていない。
即ち、前述した（ｌ ｌ ０）ＮｂＢａＣｕＯ，ｈへの
（１１０）ＭｇＯのスパッタリングによるエピタキシャ
ルな成長の例もそうであるが、従来は、絶縁用薄膜がエ
ピタキシャルに成長しているとはいっても、それは微視
的にみればのはなしであり、実際は結晶が島状に点在し
た状態で成長するにすぎないものであったために、薄膜
が超薄膜となればなる程、島状の成長した結晶の裾野の
部分で膜の連続しない部分が随所にできたのである。
（１１０）ＭｇＯのスパッタリングによるエピタキシャ
ルな成長の例もそうであるが、従来は、絶縁用薄膜がエ
ピタキシャルに成長しているとはいっても、それは微視
的にみればのはなしであり、実際は結晶が島状に点在し
た状態で成長するにすぎないものであったために、薄膜
が超薄膜となればなる程、島状の成長した結晶の裾野の
部分で膜の連続しない部分が随所にできたのである。
本発明者等は以上に鑑み、（００１）面が膜面に平行を
なした単結晶状のＹＢａ２ Ｃｕ３０ｔ−ｘ薄膜の上に
、ＭｇＯからなる絶縁用超薄膜を一原子層ずつ順に成長
させ、これによって途切れのない超薄膜をも提供できる
ようにすることを目標にして、鋭意研究の結果本発明に
到達したものである。
なした単結晶状のＹＢａ２ Ｃｕ３０ｔ−ｘ薄膜の上に
、ＭｇＯからなる絶縁用超薄膜を一原子層ずつ順に成長
させ、これによって途切れのない超薄膜をも提供できる
ようにすることを目標にして、鋭意研究の結果本発明に
到達したものである。
〔課題を解決するための手段さと（作用〕即ち本発明は
、 ■（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状のＹ Ｂ
ａ ２ Ｃｕｉ ０７−Ｘ ａ膜の面上に、（００１
）面が膜面に平行をなした、途切れのない１０Å以下の
厚さのＭｇＯ超薄膜が形成されていることを特徴とする
積層Ｆｊｌ膜体。
、 ■（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状のＹ Ｂ
ａ ２ Ｃｕｉ ０７−Ｘ ａ膜の面上に、（００１
）面が膜面に平行をなした、途切れのない１０Å以下の
厚さのＭｇＯ超薄膜が形成されていることを特徴とする
積層Ｆｊｌ膜体。
（２）ＭｇＯ超薄膜が単結晶状のものとして形成されて
いることを特徴とする上記■記載の積層薄膜体■真空蒸
着槽内の蒸着基板上に形成した、（００１）面が膜面に
平行をなした単結晶状のＹＢ ａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘ薄膜
の面上に、微量酸素の存在下、蒸着基板の温度を５００
°Ｃ未満として、２Å／ｓｅｃ以下のの速度でＭｇを蒸
発させ、Ｍｇ０ｉ膜を形成させることを特徴とする積層
薄膜体の製造法。
いることを特徴とする上記■記載の積層薄膜体■真空蒸
着槽内の蒸着基板上に形成した、（００１）面が膜面に
平行をなした単結晶状のＹＢ ａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘ薄膜
の面上に、微量酸素の存在下、蒸着基板の温度を５００
°Ｃ未満として、２Å／ｓｅｃ以下のの速度でＭｇを蒸
発させ、Ｍｇ０ｉ膜を形成させることを特徴とする積層
薄膜体の製造法。
上記の■乃至■の発明の関係は、簡単に述べると次のと
おりである。
おりである。
即ち、■及び■の発明は、前述したジョセフソントンネ
ル型素子としての利用に際し、前段階として必要と考え
られる積層薄膜体に関するものであり、 ■の発明は、
Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕｔ ０ｆｆ−ｘ面上へＭｇＯを原
子層単位で徐々に成長させることを可能とし、ひいては
、途切れのないＭｇＯ超薄膜や、表面の平滑性に優れた
ＭｇＯ薄膜の形成をも可能とする方法発明に関するもの
である。
ル型素子としての利用に際し、前段階として必要と考え
られる積層薄膜体に関するものであり、 ■の発明は、
Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕｔ ０ｆｆ−ｘ面上へＭｇＯを原
子層単位で徐々に成長させることを可能とし、ひいては
、途切れのないＭｇＯ超薄膜や、表面の平滑性に優れた
ＭｇＯ薄膜の形成をも可能とする方法発明に関するもの
である。
ここにおいて上記総ての発明に共通する、（００１）面
が膜面に平行をなした単結晶状のＹＢａｚ Ｃｕ３ Ｃ
））−ｘ薄膜の型造法は、先に出願したとおりであり、
基本的には次の（イ）又は（ロ）の方法によっている。
が膜面に平行をなした単結晶状のＹＢａｚ Ｃｕ３ Ｃ
））−ｘ薄膜の型造法は、先に出願したとおりであり、
基本的には次の（イ）又は（ロ）の方法によっている。
（イ）真空蒸着槽内の蒸着基板の表面に、その近傍から
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくり、Ｙ、Ｂａ。
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくり、Ｙ、Ｂａ。
Ｃｕの各金属を別々の蒸発源からＹ：Ｂａ：Ｃｕの原子
比がおよそ１：２：３となるように制御しつつ基板上へ
同時に蒸発させる方法。
比がおよそ１：２：３となるように制御しつつ基板上へ
同時に蒸発させる方法。
（ロ）真空蒸着槽内の蒸着基板の表面に、その近傍から
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくる一方、真空蒸着槽内にプラズマを
発生させ、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの各金属を別々の蒸発源から
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの原子比がおよそｌ：２：３となるよう
に制御しつつ基＋ｈｈへ同時に蒸発させる方法。
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくる一方、真空蒸着槽内にプラズマを
発生させ、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの各金属を別々の蒸発源から
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの原子比がおよそｌ：２：３となるよう
に制御しつつ基＋ｈｈへ同時に蒸発させる方法。
上記した（イ）又は（ロ）の方法で生成するＹＢ ａ
２ Ｃｕ ３０７−Ｘ薄膜を、（００１）面が膜面に平
行をなした単結晶として得るには、蒸着基板として既知
の５ｒＴｉ（ｈ 、ＭｇＯ，Ｃｏｄ、ＮｉＯ等の単結晶
を用い、珪つこの単結晶をその（００１）面が基板表面
となるように用いる。
２ Ｃｕ ３０７−Ｘ薄膜を、（００１）面が膜面に平
行をなした単結晶として得るには、蒸着基板として既知
の５ｒＴｉ（ｈ 、ＭｇＯ，Ｃｏｄ、ＮｉＯ等の単結晶
を用い、珪つこの単結晶をその（００１）面が基板表面
となるように用いる。
この様に、ＹＢａｚ Ｃｕ３Ｏ７−χの単結晶薄膜を、
その（００１）面が膜面に平行をなすものとして得るに
は、少なくとも蒸着基板として、その表面が（００１）
面となっている単結晶を用いる必要があるが、その外、
ＹＢａｚ Ｃｕ：＋ ｏ７−Ｘ薄膜を全体として実質的
に単結晶のものとして得るためには、５００°Ｃ以上、
更に望ましくは５２０°Ｃ以上に加熱した蒸着基板上に
金属を蒸発させることが必要である。
その（００１）面が膜面に平行をなすものとして得るに
は、少なくとも蒸着基板として、その表面が（００１）
面となっている単結晶を用いる必要があるが、その外、
ＹＢａｚ Ｃｕ：＋ ｏ７−Ｘ薄膜を全体として実質的
に単結晶のものとして得るためには、５００°Ｃ以上、
更に望ましくは５２０°Ｃ以上に加熱した蒸着基板上に
金属を蒸発させることが必要である。
更に、Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ：＋ ０ｔ−ｘの単結晶薄
膜の製造にあたっては、次の様な操作をなす。
膜の製造にあたっては、次の様な操作をなす。
第１に、真空蒸着槽は、当初、例えば１０−’Ｔｏｒｒ
程度の高真空となし、次いで蒸着基板の近傍から同基板
の表面に向けて微量の酸素ガスを継続的に噴射させ、同
基板の表面近傍のみ酸素ガス圧力を１０−２〜１０−
’ Ｔｏｒｒと高くする一方、真空蒸着槽の適宜箇所か
ら同槽内の気体を継続的に排気し、蒸着基板の近傍を除
く大部分の真空蒸着槽内の酸素ガス圧力を１０−”１Ｏ
−３Ｔｏｒｒにする。
程度の高真空となし、次いで蒸着基板の近傍から同基板
の表面に向けて微量の酸素ガスを継続的に噴射させ、同
基板の表面近傍のみ酸素ガス圧力を１０−２〜１０−
’ Ｔｏｒｒと高くする一方、真空蒸着槽の適宜箇所か
ら同槽内の気体を継続的に排気し、蒸着基板の近傍を除
く大部分の真空蒸着槽内の酸素ガス圧力を１０−”１Ｏ
−３Ｔｏｒｒにする。
この第１の手段で真空蒸着槽内の蒸着基板近傍以外の部
分の酸素ガス圧力の上限を１Ｏ−３Ｔｏｒｒとしたのは
、同槽内にある蒸発源中のＹ、Ｂａ、Ｃｕを劣化させる
ことなく、その蒸発をスムーズにおこなわせる為である
。一方、下限の１Ｏ−５Ｔｏｒｒは、プラズマを発生さ
せる場合に必要なガス圧力の下限であり、プラズマを利
用しない場合には、特に技術的な意味はない。
分の酸素ガス圧力の上限を１Ｏ−３Ｔｏｒｒとしたのは
、同槽内にある蒸発源中のＹ、Ｂａ、Ｃｕを劣化させる
ことなく、その蒸発をスムーズにおこなわせる為である
。一方、下限の１Ｏ−５Ｔｏｒｒは、プラズマを発生さ
せる場合に必要なガス圧力の下限であり、プラズマを利
用しない場合には、特に技術的な意味はない。
また第１の手段で、蒸着基板付近のみ酸素ガス圧力を高
くしたのは、Ｃｕを（ｕ ２ ＋〜Ｃｕ”ゝにまで酸化
するためであり、１０” ３Ｔｏｒｒ以下の酸素ガス圧
力では、ＣｕをＣｕ２〜Ｃｕ３にまで酸化できないから
である。
くしたのは、Ｃｕを（ｕ ２ ＋〜Ｃｕ”ゝにまで酸化
するためであり、１０” ３Ｔｏｒｒ以下の酸素ガス圧
力では、ＣｕをＣｕ２〜Ｃｕ３にまで酸化できないから
である。
尚、プラズマは、蒸発源と蒸着基板との間に高周波コイ
ルを置き、真空蒸着槽の器壁との間で高置波発振させる
ことにより発生させることができるが、このプラズマの
発生は、蒸発金属の反応活性を向上させる意味で望まし
い反面、その発生が強いと、生成中の目的物を攻撃する
等して弊害が生ずるので、プラズマ発生に使用する電力
は、５ＯＷ〜５００Ｗ、望ましくは１００Ｗ前後とする
。
ルを置き、真空蒸着槽の器壁との間で高置波発振させる
ことにより発生させることができるが、このプラズマの
発生は、蒸発金属の反応活性を向上させる意味で望まし
い反面、その発生が強いと、生成中の目的物を攻撃する
等して弊害が生ずるので、プラズマ発生に使用する電力
は、５ＯＷ〜５００Ｗ、望ましくは１００Ｗ前後とする
。
第２にＹ、Ｂａ、Ｃｕの蒸発には、Ｙ及びＢａの場合は
電子ビーム、Ｃｕの場合は電気抵抗加熱を採用すればよ
い。
電子ビーム、Ｃｕの場合は電気抵抗加熱を採用すればよ
い。
そして、これら蒸発手段による金属の蒸発に際しては、
実施に先だっておこなう前記真空蒸着槽内での予備実験
によって決定した電力によって、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの蒸発
量を、およそｌ：２：３となるように設定すればよい。
実施に先だっておこなう前記真空蒸着槽内での予備実験
によって決定した電力によって、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの蒸発
量を、およそｌ：２：３となるように設定すればよい。
即ち、実施に先だっておこなう予備実験により、Ｙ、Ｂ
ａ、Ｃｕの各金属が、蒸発源に加えた電力量条件下にお
いて単位時間当たりにどの程度蒸発してＹ２Ｏ，、Ｂａ
Ｏ，ＣｕＯの蒸着膜を形成するかを、真空蒸着槽内の蒸
着基板付近に設置した膜厚計によって金属毎に測定し、
実施時の藤発用を蒸発源に加える電力量によって決定す
ればよい。
ａ、Ｃｕの各金属が、蒸発源に加えた電力量条件下にお
いて単位時間当たりにどの程度蒸発してＹ２Ｏ，、Ｂａ
Ｏ，ＣｕＯの蒸着膜を形成するかを、真空蒸着槽内の蒸
着基板付近に設置した膜厚計によって金属毎に測定し、
実施時の藤発用を蒸発源に加える電力量によって決定す
ればよい。
以上の様にして製造した、（００１）面が膜面に平行を
なした単結晶状のＹＢ ａｚ Ｃｕｘ ０ｔ−ｘ薄膜の
面−Ｆに、ＭｇＯをエピタキシャルに形成するには、Ｙ
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７−、Ｘと同一の条件下でＭ
ｇを蒸発させることが考えられる。
なした単結晶状のＹＢ ａｚ Ｃｕｘ ０ｔ−ｘ薄膜の
面−Ｆに、ＭｇＯをエピタキシャルに形成するには、Ｙ
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７−、Ｘと同一の条件下でＭ
ｇを蒸発させることが考えられる。
しかしながら、本発明者等の実験によれば、ＭｇＯ薄膜
の形成に当たり、蒸着基板温度を５００°Ｃ以上、更に
好ましくは５２０°Ｃ以−ヒとしてＹＢ ａ ２ Ｃｕ
３０フ−ＸがエピタキシャルにＪｉ、Ｌｆ％し易い蒸
着基板温度と同様にしたのでは、原子層単位でのＭｇＯ
の均一な成長は望めないことが判明したのであり、上記
条件下ではＭｇＯは従来の場合と同様に島状に成長しや
すく、せいぜい３０人前後の薄膜にしなければ膜に途切
れた部分が生じることが判った。
の形成に当たり、蒸着基板温度を５００°Ｃ以上、更に
好ましくは５２０°Ｃ以−ヒとしてＹＢ ａ ２ Ｃｕ
３０フ−ＸがエピタキシャルにＪｉ、Ｌｆ％し易い蒸
着基板温度と同様にしたのでは、原子層単位でのＭｇＯ
の均一な成長は望めないことが判明したのであり、上記
条件下ではＭｇＯは従来の場合と同様に島状に成長しや
すく、せいぜい３０人前後の薄膜にしなければ膜に途切
れた部分が生じることが判った。
本発明でＭｇＯ薄膜の形成に当たり蒸着基板温度を５０
０°Ｃ未満としたのは、ト記理由によるものであり、後
記実施例からも明らかなように、蒸着基板温度が適切で
あれば、２乃至３原子層という驚くべき薄さにおいても
途切れのないＭｇＯの薄膜の形成ができるのである。し
かも、このＭｇＯの超薄膜は、その（００１）面が膜面
に平行を成しているだけでなく、全体として単結晶をな
したものに近いため、更にこのＭｇＯ超薄膜の面上に、
（００１）面が膜面に平行をなした良質のＹＢａｚ Ｃ
ｕ：＋ ０７−Ｘをエピタキシャルに成長させるにも掻
めて都合の良いものである。
０°Ｃ未満としたのは、ト記理由によるものであり、後
記実施例からも明らかなように、蒸着基板温度が適切で
あれば、２乃至３原子層という驚くべき薄さにおいても
途切れのないＭｇＯの薄膜の形成ができるのである。し
かも、このＭｇＯの超薄膜は、その（００１）面が膜面
に平行を成しているだけでなく、全体として単結晶をな
したものに近いため、更にこのＭｇＯ超薄膜の面上に、
（００１）面が膜面に平行をなした良質のＹＢａｚ Ｃ
ｕ：＋ ０７−Ｘをエピタキシャルに成長させるにも掻
めて都合の良いものである。
尚、ＭｇＯ薄膜の形成に当たって、Ｍｇを蒸着基板に向
かって２人／ ｓ ｅ ｃ以下の速度で蒸発させること
としたのは、蒸発速度が速すぎるとＭｇＯが島状に結晶
成長し易いからであり、ＭｇＯ薄膜を超薄膜とした場合
には膜に途切れを生じやすいからである。
かって２人／ ｓ ｅ ｃ以下の速度で蒸発させること
としたのは、蒸発速度が速すぎるとＭｇＯが島状に結晶
成長し易いからであり、ＭｇＯ薄膜を超薄膜とした場合
には膜に途切れを生じやすいからである。
蒸発したＭｇは、真空蒸着槽内の酸素と結合しＭ ｇ
Ｏとして蒸着基板に茅着するが、Ｍｇの酸化に当たって
は、先のＣｕの酸化の場合の如（部分的に高い酸素濃度
を必要としないため、真空蒸着槽内体を１０−’Ｔｏｒ
ｒ程度の酸素圧とすればよい。
Ｏとして蒸着基板に茅着するが、Ｍｇの酸化に当たって
は、先のＣｕの酸化の場合の如（部分的に高い酸素濃度
を必要としないため、真空蒸着槽内体を１０−’Ｔｏｒ
ｒ程度の酸素圧とすればよい。
真空蒸着槽（７５０φＸ１０００ｈ）を１０−’Ｔ。
「ｒまで油拡散ポンプによって排気する。
薄膜を成長させる蒸着基板として、表面を研磨シタ５ｒ
ＴｉＯ１単結晶を、ソノ表面が（００１）面（１０”
Ｘ １０″″）となるようにして用い、これをＷ線ヒー
ターにより６５０℃まで加熱しこの温度に保持する。
ＴｉＯ１単結晶を、ソノ表面が（００１）面（１０”
Ｘ １０″″）となるようにして用い、これをＷ線ヒー
ターにより６５０℃まで加熱しこの温度に保持する。
蒸着基板の外周縁をとり囲むドーナツ状の酸素拡散室に
酸素ガスの噴出ノズルを差し込み、酸素ノズルからの噴
出酸素が、酸素拡散室で一旦拡散し、その後、酸素拡散
室の内周面に設けた間隙から蒸着基板表面に沿って薄層
状に噴出するようにする。この際ガス圧は蒸着基板付近
だけ１０−２〜ｌＯ’Ｔｏｒｒにまで上昇するが、蒸着
基板から離れた蒸発源付近では１０−’Ｔｏｒｒまでに
しかなっていない。
酸素ガスの噴出ノズルを差し込み、酸素ノズルからの噴
出酸素が、酸素拡散室で一旦拡散し、その後、酸素拡散
室の内周面に設けた間隙から蒸着基板表面に沿って薄層
状に噴出するようにする。この際ガス圧は蒸着基板付近
だけ１０−２〜ｌＯ’Ｔｏｒｒにまで上昇するが、蒸着
基板から離れた蒸発源付近では１０−’Ｔｏｒｒまでに
しかなっていない。
金属Ｙ、Ｂａ、Ｃｕをそれぞれ独立した蒸発源から蒸着
基板上で原子比で１：２：３になるような蒸発速度（例
えば、Ｙ・・・１入／ｓｅｃ、 Ｂａ・・２．３人／
ｓｅｃ、 Ｃｕ ・・−１，７入／ｓｅｃ ）で蒸発さ
せる。さらに蒸発源と蒸着基板の間に高周波コイルを置
いてｔｏｏｗで高周波発振させ酸素プラズマを発生させ
て蒸発金属を活性化させることにより蒸着基板−Ｌでの
反応を促進させる。
基板上で原子比で１：２：３になるような蒸発速度（例
えば、Ｙ・・・１入／ｓｅｃ、 Ｂａ・・２．３人／
ｓｅｃ、 Ｃｕ ・・−１，７入／ｓｅｃ ）で蒸発さ
せる。さらに蒸発源と蒸着基板の間に高周波コイルを置
いてｔｏｏｗで高周波発振させ酸素プラズマを発生させ
て蒸発金属を活性化させることにより蒸着基板−Ｌでの
反応を促進させる。
以上の様にして膜厚１０００人のＹＢａｚ Ｃｕ３０フ
ー×の薄膜を得た。
ー×の薄膜を得た。
次いで、蒸着基板の温度を３０５°Ｃに下げ、蒸着基板
表面への酸素の供給を止めて真空蒸着槽内を１０−’Ｔ
ｏｒｒ台の酸素圧となした後、上記で得たＹＢａｚ Ｃ
ｕｚ ０７−Ｘの薄膜の一トに、Ｍｇを蒸発速度１人／
ｓ ｅ ｃで蒸発させ、膜厚を増加させていった。
表面への酸素の供給を止めて真空蒸着槽内を１０−’Ｔ
ｏｒｒ台の酸素圧となした後、上記で得たＹＢａｚ Ｃ
ｕｚ ０７−Ｘの薄膜の一トに、Ｍｇを蒸発速度１人／
ｓ ｅ ｃで蒸発させ、膜厚を増加させていった。
上記実施に当っては膜厚１０００人のＹＢ ａ７Ｃｕ：
１０ｔ−ｘ薄膜の反射電子回折像及びその上に形成され
てい（ＭｇＯ薄膜の反射電子回折像を、膜厚３人、６人
、９人、２１人の時点でとり、ＹＢａｚ Ｃｕ２０７−
Ｘの（００１）面が膜面に平行をなしてエピタキシャル
に成長し、実質的に単結晶となっていること、及びＭｇ
Ｏが１０Å以下の膜厚においても島状に成長することな
（均一に、しかも（００１）面が膜面に平行をなしてエ
ピタキシャルに成長し、単結晶に近いものとなっている
ことを確認した。
１０ｔ−ｘ薄膜の反射電子回折像及びその上に形成され
てい（ＭｇＯ薄膜の反射電子回折像を、膜厚３人、６人
、９人、２１人の時点でとり、ＹＢａｚ Ｃｕ２０７−
Ｘの（００１）面が膜面に平行をなしてエピタキシャル
に成長し、実質的に単結晶となっていること、及びＭｇ
Ｏが１０Å以下の膜厚においても島状に成長することな
（均一に、しかも（００１）面が膜面に平行をなしてエ
ピタキシャルに成長し、単結晶に近いものとなっている
ことを確認した。
また、上記ＭｇＯ薄膜の上へのＹＢａｚ Ｃ＋ｇｏ、＝
！薄膜の形成を前述した同薄膜と同様の条件で試み、当
該薄膜が、その（００１）面を膜面に平行をなしてエピ
タキシャルに成長し、実質的に単結晶膜となることも確
認した。
！薄膜の形成を前述した同薄膜と同様の条件で試み、当
該薄膜が、その（００１）面を膜面に平行をなしてエピ
タキシャルに成長し、実質的に単結晶膜となることも確
認した。
尚、蒸発源としてはＹ、Ｂａについては電子ビーム蒸発
、Ｃｕについては抵抗加熱蒸発をそれぞれ用いた。また
、Ｍｇについては電子ビーム蒸発を用いた。
、Ｃｕについては抵抗加熱蒸発をそれぞれ用いた。また
、Ｍｇについては電子ビーム蒸発を用いた。
次に各々について蒸発方法を述べる。
Ｙ ：５０ｇの金属インゴット（９９，９％）を用い
、これを水冷したルツボに入れ電子線を加速電圧５ＫＶ
、フィラメント電流４００ｍＡとして、金属にあて蒸発
させた。
、これを水冷したルツボに入れ電子線を加速電圧５ＫＶ
、フィラメント電流４００ｍＡとして、金属にあて蒸発
させた。
Ｂａ：Ｙと同様に５０ｇの金属インゴット（９９，９％
）を用い、加速電圧５ＫＶ、フィラメント電流１００ｍ
Ａとして蒸発させた。
）を用い、加速電圧５ＫＶ、フィラメント電流１００ｍ
Ａとして蒸発させた。
Ｃｕ：抵抗加熱蒸発源としてアルミナルツボをタングス
テンフィラメントで巻いたものを用い、アルミナルツボ
の中に金属Ｃｕの粒（２〜３ｕ＋ｎ＋、 ９９−９９９
９％）をｌｏｇ入れ、フィラメントにＩＯＶ、３０Ａの
電流を流して蒸発させた。
テンフィラメントで巻いたものを用い、アルミナルツボ
の中に金属Ｃｕの粒（２〜３ｕ＋ｎ＋、 ９９−９９９
９％）をｌｏｇ入れ、フィラメントにＩＯＶ、３０Ａの
電流を流して蒸発させた。
Ｍｇ：３０ｇの金属Ｍｇ（９９，９％）を用い、これを
水冷したルツボに入れ電子線を加速電圧５ＫＶ、フィラ
メント電流１０ｍＡとして、金属にあて蒸発させた。
水冷したルツボに入れ電子線を加速電圧５ＫＶ、フィラ
メント電流１０ｍＡとして、金属にあて蒸発させた。
本発明方法によれば、（００１）面が膜面に平行をなし
た単結晶状のＹＢａｚ ＣＬ１３０−ｒ−ｘ ａ膜の表
面を、従来殆ど不可能に近いとされていた僅か数人程度
のＭｇＯの超薄膜で均一に覆うことが可能である。しか
も、この方法を適用して製造したＭｇＯ超薄膜は（００
１）面が膜面に平行をなしてエピタキシャルに成長して
いるものであるため、その表面に再度、（００１）面が
膜面に平行をなした超電導性にも優れた単結晶状ＹＢａ
２ＣＬ！３ Ｃｈ−ｘ Ｆｌ［膜をエピタキシャルに形
成し、ジョセフソントンネル型素子としての利用が期待
できるものである。
た単結晶状のＹＢａｚ ＣＬ１３０−ｒ−ｘ ａ膜の表
面を、従来殆ど不可能に近いとされていた僅か数人程度
のＭｇＯの超薄膜で均一に覆うことが可能である。しか
も、この方法を適用して製造したＭｇＯ超薄膜は（００
１）面が膜面に平行をなしてエピタキシャルに成長して
いるものであるため、その表面に再度、（００１）面が
膜面に平行をなした超電導性にも優れた単結晶状ＹＢａ
２ＣＬ！３ Ｃｈ−ｘ Ｆｌ［膜をエピタキシャルに形
成し、ジョセフソントンネル型素子としての利用が期待
できるものである。
更に、上記ＭｇＯ超薄膜を実質的に単結晶のものとして
提供するこも可能であり、その場合には表面により良質
な超電導性薄膜が形成できるため、ジョセフソントンネ
ル型素子としての利用がより大きく期待できる。
提供するこも可能であり、その場合には表面により良質
な超電導性薄膜が形成できるため、ジョセフソントンネ
ル型素子としての利用がより大きく期待できる。
第１図は、実施例で得た膜厚１０００人のＹＢａｚ Ｃ
ｕ３０？−Ｘの薄膜の反射電子回折像を、また第２図、
第３図、第４図、第５図は、同薄膜の上に形成したＭｇ
Ｏ薄膜の反射電子回折像を、膜厚３人、６人、９人、２
１人の時点でとったものをｌ１ｌｊｌｔに表すものであ
り、いずれも薄膜の結晶構造を表す図面代用写真である
。 特許出願人 財団法人くト産開発利学研究所代」」１人
弁理士安藤順− 第１、図 第２訳１
ｕ３０？−Ｘの薄膜の反射電子回折像を、また第２図、
第３図、第４図、第５図は、同薄膜の上に形成したＭｇ
Ｏ薄膜の反射電子回折像を、膜厚３人、６人、９人、２
１人の時点でとったものをｌ１ｌｊｌｔに表すものであ
り、いずれも薄膜の結晶構造を表す図面代用写真である
。 特許出願人 財団法人くト産開発利学研究所代」」１人
弁理士安藤順− 第１、図 第２訳１
Claims (3)
- （１）（００１）面が膜面に平行をなした単結晶状のＹ
Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿Ｘ薄膜の面上に、（００
１）面が膜面に平行をなした、途切れのない１０Å以下
の厚さのＭｇＯ超薄膜が形成されていることを特徴とす
る積層薄膜体。 - （２）ＭｇＯ超薄膜が単結晶状のものとして形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の積層薄膜体。 - （３）真空蒸着槽内の蒸着基板上に形成した、（００１
）面が膜面に平行をなした単結晶状のＹＢａ＿２ＣＵ＿
３Ｏ＿７＿−＿Ｘ薄膜の面上に、微量酸素の存在下、蒸
着基板の温度を５００℃未満として、２Å／ｓｅｃ以下
のの速度でＭｇを蒸発させ、ＭｇＯ薄膜を形成させるこ
とを特徴とする積層薄膜体の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302510A JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
| DE68925568T DE68925568T2 (de) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminierter Film und Methode zu dessen Herstellung |
| US07/442,988 US5061687A (en) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminated film and method for producing the same |
| EP89122007A EP0371481B1 (en) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminated film and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302510A JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149495A true JPH02149495A (ja) | 1990-06-08 |
| JP2524827B2 JP2524827B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17909831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63302510A Expired - Lifetime JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061687A (ja) |
| EP (1) | EP0371481B1 (ja) |
| JP (1) | JP2524827B2 (ja) |
| DE (1) | DE68925568T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119923A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-21 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Ｂｉ―Ｓｒ―Ｃａ―Ｃｕ―Ｏ系超電導超薄膜の製造方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0459906B1 (en) * | 1990-05-30 | 1997-09-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing superconducting junction of oxide superconductor |
| US5292718A (en) * | 1990-05-30 | 1994-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing superconducting junction of oxide superconductor |
| CA2051778C (en) * | 1990-09-19 | 1997-05-06 | Takao Nakamura | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby |
| DE69220387T2 (de) * | 1991-01-10 | 1998-01-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur Herstellung eines Tunnelüberganges von der Art einer Josephson-Einrichtung aufgebaut aus supraleitendem oxydischem Verbundmaterial |
| EP0502787B1 (en) * | 1991-03-04 | 1996-08-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | A thin film of oxide superconductor possessing locally different crystal orientations and a processes for preparing the same |
| DE69222555T2 (de) * | 1991-03-28 | 1998-03-12 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur Reinigung einer dünnen Schicht eines Supraleiteroxyd |
| CA2064273C (en) * | 1991-03-28 | 1998-10-06 | Takao Nakamura | Improved process for preparing a layered structure containing at least one thin film of oxide superconductor |
| CA2064428A1 (en) * | 1991-03-28 | 1992-09-29 | So Tanaka | Process for preparing layered thin films |
| US5514484A (en) * | 1992-11-05 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film |
| JPH06302872A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜上に上層の薄膜を積層する方法 |
| US6221563B1 (en) | 1999-08-12 | 2001-04-24 | Eastman Kodak Company | Method of making an organic electroluminescent device |
| JP4727029B2 (ja) | 1999-11-29 | 2011-07-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Ｅｌ表示装置、電気器具及びｅｌ表示装置用の半導体素子基板 |
| EP1640946A3 (en) * | 2004-09-24 | 2008-05-14 | Pioneer Corporation | Plasma display apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0299879B1 (en) * | 1987-07-17 | 1994-06-08 | Sumitomo Electric Industries Limited | A superconducting thin film and a method for preparing the same |
| FR2626715B1 (fr) * | 1988-02-02 | 1990-05-18 | Thomson Csf | Dispositif en couches minces de materiau supraconducteur et procede de realisation |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63302510A patent/JP2524827B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-29 DE DE68925568T patent/DE68925568T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-29 US US07/442,988 patent/US5061687A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-29 EP EP89122007A patent/EP0371481B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119923A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-21 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Ｂｉ―Ｓｒ―Ｃａ―Ｃｕ―Ｏ系超電導超薄膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5061687A (en) | 1991-10-29 |
| DE68925568T2 (de) | 1996-06-05 |
| EP0371481A3 (en) | 1990-08-22 |
| EP0371481B1 (en) | 1996-01-31 |
| EP0371481A2 (en) | 1990-06-06 |
| DE68925568D1 (de) | 1996-03-14 |
| JP2524827B2 (ja) | 1996-08-14 |
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