JPH0218320B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0218320B2 JPH0218320B2 JP58202815A JP20281583A JPH0218320B2 JP H0218320 B2 JPH0218320 B2 JP H0218320B2 JP 58202815 A JP58202815 A JP 58202815A JP 20281583 A JP20281583 A JP 20281583A JP H0218320 B2 JPH0218320 B2 JP H0218320B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- bpb
- substrate
- producing
- bapb
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/32—Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は酸化物超伝導体薄膜の製造方法に関
し、特に酸化物BaPb1-xBixO3（0.05＜ｘ＜0.30）
（以下BPBと略記する）の結晶性薄膜のエピタキ
シヤル成長方法に関するものである。
し、特に酸化物BaPb1-xBixO3（0.05＜ｘ＜0.30）
（以下BPBと略記する）の結晶性薄膜のエピタキ
シヤル成長方法に関するものである。
高周波（r.f.）マグネトロンスパツタリングに
よつてBPB薄膜を作製するにあたつて、従来は、
基板として比較的安価で容易に入手でき、かつ物
理的および化学的に安定なサフアイア単結晶を用
いていた。このサフアイア基板上に得られた薄膜
は、BPBと基板との間の格子定数のミスマツチ
および結晶の対称性の相違に起因して、基板との
界面付近に格子不整を生じ、結晶性の低いものと
なる。
よつてBPB薄膜を作製するにあたつて、従来は、
基板として比較的安価で容易に入手でき、かつ物
理的および化学的に安定なサフアイア単結晶を用
いていた。このサフアイア基板上に得られた薄膜
は、BPBと基板との間の格子定数のミスマツチ
および結晶の対称性の相違に起因して、基板との
界面付近に格子不整を生じ、結晶性の低いものと
なる。
これらの膜、例えばサフアイア単結晶（Ｒ面）
基板上に形成したBPB薄膜に対して酸素と酸化
鉛との混合ガス雰囲気中で550℃で熱処理するこ
とによつて形成したBaPb0.7Bi0.3O3薄膜の場合に
は、第１図に示すように、膜厚3200Å以下では、
結晶性の低下により、膜厚の減少とともに超伝導
転移温度Tcの低下が見られた。
基板上に形成したBPB薄膜に対して酸素と酸化
鉛との混合ガス雰囲気中で550℃で熱処理するこ
とによつて形成したBaPb0.7Bi0.3O3薄膜の場合に
は、第１図に示すように、膜厚3200Å以下では、
結晶性の低下により、膜厚の減少とともに超伝導
転移温度Tcの低下が見られた。
そこで、本発明の目的は、上記欠点を解決する
ために、BPBと同じペロブスカイト構造を有す
る酸化物薄膜をサフアイア単結晶基板上にエピタ
キシヤル成長させたものを新たに基板として、そ
の上に結晶性の良いBPB単結晶薄膜をエピタキ
シヤル成長させる方法を提供することにある。
ために、BPBと同じペロブスカイト構造を有す
る酸化物薄膜をサフアイア単結晶基板上にエピタ
キシヤル成長させたものを新たに基板として、そ
の上に結晶性の良いBPB単結晶薄膜をエピタキ
シヤル成長させる方法を提供することにある。
このような目的を達成するために、すなわち、
サフアイア単結晶の基板としての物理的および化
学的安定性を損うことなく、BPB単結晶のエピ
タキシヤル成長を行なわしめるために、本発明で
は、サフアイア基板の上にBPBに近い格子定数
および結晶の対称性を持つペロブスカイト型酸化
物、例えばSrTiO3、BaTiO3、KTaO3、（Sr、
Ba）TiO3、（Ca、Sr）TiO3、MgOなど薄膜を形
成した積層型複合基板を用い、その複合基板上に
BPBのエピタキシヤル薄膜を形成する。
サフアイア単結晶の基板としての物理的および化
学的安定性を損うことなく、BPB単結晶のエピ
タキシヤル成長を行なわしめるために、本発明で
は、サフアイア基板の上にBPBに近い格子定数
および結晶の対称性を持つペロブスカイト型酸化
物、例えばSrTiO3、BaTiO3、KTaO3、（Sr、
Ba）TiO3、（Ca、Sr）TiO3、MgOなど薄膜を形
成した積層型複合基板を用い、その複合基板上に
BPBのエピタキシヤル薄膜を形成する。
本発明により得られたBPB薄膜は膜厚3200Å
以下でも高い超伝導転移温度を示しており、直接
サフアイア基板上に作製したBPB薄膜に較べ良
質のBPB薄膜が得られる。
以下でも高い超伝導転移温度を示しており、直接
サフアイア基板上に作製したBPB薄膜に較べ良
質のBPB薄膜が得られる。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
先ず、r.f.マグネトロンスパツタリングによつ
てサフアイア基板（α−Al2O3）Ｃ面上に、基板
と垂直方向に１１１方向が揃つた膜厚を3000〜
4000Åの範囲で種々変えて単結晶SrTiO3薄膜を
形成した。この場合のスパツタリング条件は、ア
ルゴン51％と酸素49％の混合ガスを雰囲気ガスと
し、ガス圧6Pa、基板温度830℃、印加電圧
2.4KVで130Å／minの堆積速度であつた。
てサフアイア基板（α−Al2O3）Ｃ面上に、基板
と垂直方向に１１１方向が揃つた膜厚を3000〜
4000Åの範囲で種々変えて単結晶SrTiO3薄膜を
形成した。この場合のスパツタリング条件は、ア
ルゴン51％と酸素49％の混合ガスを雰囲気ガスと
し、ガス圧6Pa、基板温度830℃、印加電圧
2.4KVで130Å／minの堆積速度であつた。
これによつて得られたSrTiO3／α−Al2O3積層
型の複合基板の上に、さらに、r.f.マグネトロン
スパツタリングによつてBPBを膜厚850〜4500Å
程度に堆積させた。その際のBPBのスパツタリ
ング条件は、アルゴン50％と酸素50％との混合ガ
スを雰囲気ガスとし、ガス圧５×10-3Torr、基
板温度240℃、印加電圧1.8KV、堆積温度300Å／
minであつた。このようにして得られた
SrTiO3／α−Al2O3積層型の複合基板上のBPB
薄膜はSrTiO3の配向に強く影響され、第２図に
おいて点線１で示されるＸ線回折パターンに見ら
れるように、いわゆるas−deposit状態の場合に
もほぼ１１１方向に配向している。さらに、かか
るBPB薄膜を酸素と酸化鉛との混合ガス雰囲気
中で560℃で約12時間にわたつて熱処理すること
により、第２図に実線２で示すように完全に１１
１配向した（2θ＝77.38゜）BPB薄膜が得られた。
このようにして得られたBPB薄膜については、
超伝導転移温度Tcの膜厚に対する変化は第３図
の実線３に示すようになる。第３図において、点
線で示す曲線４は従来のBPB薄膜の場合を示す。
従つて、この第３図からもわかるように、同じ膜
厚でも、本発明によれば、従来の場合より超伝導
転移温度Tcが高く、従つて、結晶性の良好な薄
膜が得られることが確められた。SrTiO3の代わ
りに、KTaO3、BaTiO3、Sr0.6Ba0.4TiO3、Ca0.4
Sr0.6TiO3をサフアイア基板の上に形成した積層
型の複合基板上にBPB薄膜を堆装積させた場合
についても同様に結晶配向の揃つた単結晶性薄膜
を形成することができた。
型の複合基板の上に、さらに、r.f.マグネトロン
スパツタリングによつてBPBを膜厚850〜4500Å
程度に堆積させた。その際のBPBのスパツタリ
ング条件は、アルゴン50％と酸素50％との混合ガ
スを雰囲気ガスとし、ガス圧５×10-3Torr、基
板温度240℃、印加電圧1.8KV、堆積温度300Å／
minであつた。このようにして得られた
SrTiO3／α−Al2O3積層型の複合基板上のBPB
薄膜はSrTiO3の配向に強く影響され、第２図に
おいて点線１で示されるＸ線回折パターンに見ら
れるように、いわゆるas−deposit状態の場合に
もほぼ１１１方向に配向している。さらに、かか
るBPB薄膜を酸素と酸化鉛との混合ガス雰囲気
中で560℃で約12時間にわたつて熱処理すること
により、第２図に実線２で示すように完全に１１
１配向した（2θ＝77.38゜）BPB薄膜が得られた。
このようにして得られたBPB薄膜については、
超伝導転移温度Tcの膜厚に対する変化は第３図
の実線３に示すようになる。第３図において、点
線で示す曲線４は従来のBPB薄膜の場合を示す。
従つて、この第３図からもわかるように、同じ膜
厚でも、本発明によれば、従来の場合より超伝導
転移温度Tcが高く、従つて、結晶性の良好な薄
膜が得られることが確められた。SrTiO3の代わ
りに、KTaO3、BaTiO3、Sr0.6Ba0.4TiO3、Ca0.4
Sr0.6TiO3をサフアイア基板の上に形成した積層
型の複合基板上にBPB薄膜を堆装積させた場合
についても同様に結晶配向の揃つた単結晶性薄膜
を形成することができた。
以上説明したように、本発明によれば、サフア
イア基板上に、BPBと同じペロブスカイト型結
晶構造をもつSrTiO3、BaTiO3、KTaO3、（Sr、
Ba）TiO3、（Ca、Sr）TiO3、MgOなどの酸化物
の単結晶性薄膜を中間層として堆積させ、その上
にBPB薄膜を形成することにより、基板とBPB
との格子定数および結晶の対称性が近ずくので、
堆積初期から結晶性が良く電気的特性の良好な単
結晶性BPB薄膜が得られる利点がある。
イア基板上に、BPBと同じペロブスカイト型結
晶構造をもつSrTiO3、BaTiO3、KTaO3、（Sr、
Ba）TiO3、（Ca、Sr）TiO3、MgOなどの酸化物
の単結晶性薄膜を中間層として堆積させ、その上
にBPB薄膜を形成することにより、基板とBPB
との格子定数および結晶の対称性が近ずくので、
堆積初期から結晶性が良く電気的特性の良好な単
結晶性BPB薄膜が得られる利点がある。
第１図は従来のサフアイア単結晶（Ｒ面）上に
作製したBPB薄膜の膜厚による超伝導転移温度
Tcの変化を示す特性曲線図、第２図は本発明に
よりサフアイアＣ面上に中間膜としてSrTiO3を
作製し、次いでその上にr.f.マグネトロンスパツ
タリングによつて作製したas−depositおよび熱
処理後の各BPB薄膜のＸ線回折パターンの説明
用線図、第３図は本発明により製造したBPB薄
膜の膜厚に対する超伝導転移温度Tcの変化を従
来のサフアイア基板上に直接に作製したBPB薄
膜の膜厚に対する超伝導転移温度Tcの変化と対
比して示す特性曲線図である。 １…as−depositのＸ線回折パターン、２…完
全に１１１配向したＸ線回折パターン、３…本発
明によるBPB薄膜、４…従来のBPB薄膜。
作製したBPB薄膜の膜厚による超伝導転移温度
Tcの変化を示す特性曲線図、第２図は本発明に
よりサフアイアＣ面上に中間膜としてSrTiO3を
作製し、次いでその上にr.f.マグネトロンスパツ
タリングによつて作製したas−depositおよび熱
処理後の各BPB薄膜のＸ線回折パターンの説明
用線図、第３図は本発明により製造したBPB薄
膜の膜厚に対する超伝導転移温度Tcの変化を従
来のサフアイア基板上に直接に作製したBPB薄
膜の膜厚に対する超伝導転移温度Tcの変化と対
比して示す特性曲線図である。 １…as−depositのＸ線回折パターン、２…完
全に１１１配向したＸ線回折パターン、３…本発
明によるBPB薄膜、４…従来のBPB薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高周波マグネトロンスパツタリングにより酸
化物超伝導体BaPb1-xBixO3（0.05＜ｘ＜0.30）薄
膜を作製するにあたつて、サフアイア単結晶上に
BaPb1-xBixO3と同じペロブスカイト型結晶構造
を有し、その格子定数がBaPb1-xBixO3と近い値
を持つ酸化物の薄膜を成長させ、得られた複合基
板上にBaPb1-xBixO3をエピタキシヤル成長させ
ることを特徴とする酸化物超伝導体薄膜の製造方
法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の酸化物超伝導体
薄膜の製造方法において、前記酸化物は、
SrTiO3、BaTiO3、KTaO3、（Sr、Ba）TiO3、
（Ca、Sr）TiO3またはMgOであることを特徴と
する酸化物超伝導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58202815A JPS6096599A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58202815A JPS6096599A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096599A JPS6096599A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0218320B2 true JPH0218320B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=16463654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58202815A Granted JPS6096599A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096599A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0277885B1 (en) * | 1987-02-05 | 1993-12-22 | Sumitomo Electric Industries Limited | Process for preparing a superconducting thin film |
| AU598113B2 (en) * | 1987-03-14 | 1990-06-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for depositing a superconducting thin film |
| JPH0724338B2 (ja) * | 1987-03-18 | 1995-03-15 | 株式会社日立製作所 | 電子装置 |
| JP2644223B2 (ja) * | 1987-03-24 | 1997-08-25 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線の製造方法 |
| JPS6487763A (en) * | 1987-05-26 | 1989-03-31 | Sumitomo Electric Industries | Superconducting material |
| JPS6460925A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Semiconductor Energy Lab | Fabricating method for superconductive material |
| EP0344352B1 (en) * | 1988-06-03 | 1994-09-28 | International Business Machines Corporation | Method for making artificial layered high-Tc superconductors |
| JP2757257B2 (ja) * | 1988-05-16 | 1998-05-25 | 日本電信電話株式会社 | 酸化物超伝導薄膜の形成方法 |
| US5358927A (en) * | 1990-05-31 | 1994-10-25 | Bell Communications Research, Inc. | Growth of a,b-axis oriented pervoskite thin films |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP58202815A patent/JPS6096599A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096599A (ja) | 1985-05-30 |
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