JPH02196004A - 酸化物超伝導膜の作製方法 - Google Patents
酸化物超伝導膜の作製方法Info
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- JPH02196004A JPH02196004A JP1013119A JP1311989A JPH02196004A JP H02196004 A JPH02196004 A JP H02196004A JP 1013119 A JP1013119 A JP 1013119A JP 1311989 A JP1311989 A JP 1311989A JP H02196004 A JPH02196004 A JP H02196004A
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- oxide superconducting
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- 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)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- 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】
〔概 要〕
酸化物超伝導膜の作製方法に関し、
格子定数や熱膨張率の異なる基板上に良質の酸化物超伝
導薄膜を作製する方法を提供することを目的とし、 基板上に下地酸化物超伝導薄膜を形成し、エネルギービ
ームで再結晶化処理した上に、酸化物超伝導薄膜をエピ
タキシャル成長するように構成する。
導薄膜を作製する方法を提供することを目的とし、 基板上に下地酸化物超伝導薄膜を形成し、エネルギービ
ームで再結晶化処理した上に、酸化物超伝導薄膜をエピ
タキシャル成長するように構成する。
本発明は酸化物超伝導膜の作製方法、とりわけシリコン
やアルミナなどの基板上に良質の酸化物超伝導膜を作製
する方法に関する。
やアルミナなどの基板上に良質の酸化物超伝導膜を作製
する方法に関する。
近年、高温超伝導膜の電子デバイスへの応用が活発に研
究されている。高温超伝導膜の作製方法としては蒸着法
、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷焼付法などの各種の方法
について、出発原料の選択から成膜条件、成膜後のアニ
ール条件までいろいろ研究されているが、下地基材とし
てはＭｇＯ。
究されている。高温超伝導膜の作製方法としては蒸着法
、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷焼付法などの各種の方法
について、出発原料の選択から成膜条件、成膜後のアニ
ール条件までいろいろ研究されているが、下地基材とし
てはＭｇＯ。
５ｒＴｉＯ，、サファイヤ、イツトリム安定化ジルコニ
ア（ＹＳ２）の各単結晶など限られたものだけが良質の
酸化物超伝導膜を与えるものとして用いられている。
ア（ＹＳ２）の各単結晶など限られたものだけが良質の
酸化物超伝導膜を与えるものとして用いられている。
また、Ｂｉ系やＴｅ系の酸化物超伝導材では上記のよう
な基板上でもエピタキシャル成長膜は作製されていない
。
な基板上でもエピタキシャル成長膜は作製されていない
。
従来の方法では、シリコンやアルミナの基板を用いた場
合、基板と超伝導材の格子定数や熱膨張係数の違いによ
り、また構成元素の相互拡散のために、欠陥やマイクロ
クラックの多い多結晶質の膜しか得られていない。
合、基板と超伝導材の格子定数や熱膨張係数の違いによ
り、また構成元素の相互拡散のために、欠陥やマイクロ
クラックの多い多結晶質の膜しか得られていない。
また、上記の如く、Ｂｉ系やＴｅ系の酸化物超伝導材で
は、ＭｇＯ等の基板上でもエピタキシャル成長超伝導膜
は作製されていない。
は、ＭｇＯ等の基板上でもエピタキシャル成長超伝導膜
は作製されていない。
そこで、本発明は、シリコンやアルミナなどのように格
子定数や熱膨張率の異なる基板上にも良質の酸化物超伝
導膜を作製することを目的とする。
子定数や熱膨張率の異なる基板上にも良質の酸化物超伝
導膜を作製することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に酸化物
超伝導材又はこれに近い組成の下地薄膜を形成し、この
下地薄膜をエネルギービームで再結晶化した後、その上
に酸化物超伝導膜をエピタキシャル成長することを特徴
とする酸化物超伝導膜の作製方法を提供する。
超伝導材又はこれに近い組成の下地薄膜を形成し、この
下地薄膜をエネルギービームで再結晶化した後、その上
に酸化物超伝導膜をエピタキシャル成長することを特徴
とする酸化物超伝導膜の作製方法を提供する。
本発明の酸化物超伝導膜はシリコンやアルミナなどの半
導体装置の分野において広く用いられる基板材料上に作
製することを目的としているが、基板の材質、特に格子
定数や熱膨張率には限定されない。
導体装置の分野において広く用いられる基板材料上に作
製することを目的としているが、基板の材質、特に格子
定数や熱膨張率には限定されない。
本発明では、基板上に先ず酸化物超伝導材をエピタキシ
ャル成長するための下地薄膜を形成する。
ャル成長するための下地薄膜を形成する。
この下地薄膜は、酸化物超伝導膜を形成し、再結晶化処
理を行なうことによって形成する。再結晶化、特にレー
ザービームや電子ビームのエネルギービームによる再結
晶化を行なうことによって、その上に形成する酸化物超
伝導膜と格子定数や熱膨張率の違いのないバッファー層
が形成される。
理を行なうことによって形成する。再結晶化、特にレー
ザービームや電子ビームのエネルギービームによる再結
晶化を行なうことによって、その上に形成する酸化物超
伝導膜と格子定数や熱膨張率の違いのないバッファー層
が形成される。
このバッファー層は平坦性が向上し、また密度も向上し
て拡散も少ない。従って、このバッファー層上では酸化
物超伝導膜がエピタキシャル成長することができる。こ
のように下地薄膜はその上に形成する酸化物超伝導膜と
同じ組成であることが望ましいが、必ずしも同じ組成で
なくてもよい。
て拡散も少ない。従って、このバッファー層上では酸化
物超伝導膜がエピタキシャル成長することができる。こ
のように下地薄膜はその上に形成する酸化物超伝導膜と
同じ組成であることが望ましいが、必ずしも同じ組成で
なくてもよい。
例えば、ＢａＣｕＯ□とＹの混合物からなる薄膜でも工
下地薄膜の厚みはバッファー層として機能する膜が得ら
れるに足りる厚みがあればよいが、−船釣には５００〜
４０００人程度の厚みが採用される。下地薄膜の形成方
法は限定されないが、蒸着法、スパッタ法が簡便である
。
下地薄膜の厚みはバッファー層として機能する膜が得ら
れるに足りる厚みがあればよいが、−船釣には５００〜
４０００人程度の厚みが採用される。下地薄膜の形成方
法は限定されないが、蒸着法、スパッタ法が簡便である
。
下地薄膜の再結晶化は、上記の如く、レーザービーム、
電子ビームなどのエネルギービームによる溶融、急冷に
よる。
電子ビームなどのエネルギービームによる溶融、急冷に
よる。
エネルギービームで再結晶化した下地薄膜上には目的と
する酸化物超伝導材をエピタキシャル成長することがで
きる。エピタキシャル成長を行なうには、スパッタ法、
ＣＶＤ法などが優れているが、蒸着法なども利用できる
。
する酸化物超伝導材をエピタキシャル成長することがで
きる。エピタキシャル成長を行なうには、スパッタ法、
ＣＶＤ法などが優れているが、蒸着法なども利用できる
。
本発明が適用できる酸化物超伝導材は限定されないが、
少なくとも下地のものについては、いずれでも有効であ
る。
少なくとも下地のものについては、いずれでも有効であ
る。
＋） （Ｌａ＋−、ＩＭｗ）２ＣｕＯ，（Ｍ＝Ｂａ、
Ｓｒ、 Ｃａ）ｉｉ） ＬｎＢａ２Ｃｕ３０ｔ−ａ
（Ｌｎ−希土類及びＹ；Ｃｅ、 Ｐｒ、 Ｔｂを除
く。） ７７１） （ＢｉＯ）２Ｓｒ２Ｃａｎ−＋０□−＋ｚ
（ｎ＝１〜３）Ｂｙ） （Ｔｅｎ）２Ｂａ
２Ｃａｒ、−１Ｃｕ、、Ｏｚｎ＋２（ｎ＝１〜３）（Ｔ
ｅＯ）Ｂａ２Ｃａｎ−ｔｃｕｒ、０．ｒ、＋２（ｎ＝１
〜５）〔作 用〕 下地が薄膜として酸化物超伝導材又はこれに近い組成の
薄膜を用い、かつこれをエネルギービームを用いて再結
晶化処理することによって、再結晶化した酸化物超伝導
材からなる下地が得られ、この下地超伝導薄膜は格子定
数が目的とする超伝導膜と一致し、その上に酸化物超伝
導材をエピタキシャル成長するには十分な薄質を有する
。
Ｓｒ、 Ｃａ）ｉｉ） ＬｎＢａ２Ｃｕ３０ｔ−ａ
（Ｌｎ−希土類及びＹ；Ｃｅ、 Ｐｒ、 Ｔｂを除
く。） ７７１） （ＢｉＯ）２Ｓｒ２Ｃａｎ−＋０□−＋ｚ
（ｎ＝１〜３）Ｂｙ） （Ｔｅｎ）２Ｂａ
２Ｃａｒ、−１Ｃｕ、、Ｏｚｎ＋２（ｎ＝１〜３）（Ｔ
ｅＯ）Ｂａ２Ｃａｎ−ｔｃｕｒ、０．ｒ、＋２（ｎ＝１
〜５）〔作 用〕 下地が薄膜として酸化物超伝導材又はこれに近い組成の
薄膜を用い、かつこれをエネルギービームを用いて再結
晶化処理することによって、再結晶化した酸化物超伝導
材からなる下地が得られ、この下地超伝導薄膜は格子定
数が目的とする超伝導膜と一致し、その上に酸化物超伝
導材をエピタキシャル成長するには十分な薄質を有する
。
〔実施例〕
図面を参照して実施例について説明する。
この実施例では、基板としてシリコン基板１の表面を酸
化して５ｉｎ２膜２を形成したものを用いる。
化して５ｉｎ２膜２を形成したものを用いる。
この基板１上にＢｉ２Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ、０．膜３をス
パッタ法で２０００人堆積する。この堆積時に基板加熱
（７００℃）するか、又は堆積後アニール（８５０℃、
１時間〉して結晶化する。こうして得られるＢｉｚＳｒ
ｚＣａ２ＣｕｓＯ。
パッタ法で２０００人堆積する。この堆積時に基板加熱
（７００℃）するか、又は堆積後アニール（８５０℃、
１時間〉して結晶化する。こうして得られるＢｉｚＳｒ
ｚＣａ２ＣｕｓＯ。
膜３は多結晶質である。
〔第１図（ａ）〕
次いで、この多結晶質Ｂ＋２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｌ膜３
にエキシマレーザ−ビーム（λ＝１９３ｎｍ、パワー１
ｍＪ／ｃｒｌ）を照射して溶融再結晶化する。再結晶化
して得られる膜４は密度が高く、平坦であるが、超伝導
特性（臨界温度、臨界電流）は未だ十分ではない。〔第
１図（ｂ）〕 しかし、この再結晶化膜４上に再びＢ１２５ｒｚｃａｚ
ｃｕ、［）。
にエキシマレーザ−ビーム（λ＝１９３ｎｍ、パワー１
ｍＪ／ｃｒｌ）を照射して溶融再結晶化する。再結晶化
して得られる膜４は密度が高く、平坦であるが、超伝導
特性（臨界温度、臨界電流）は未だ十分ではない。〔第
１図（ｂ）〕 しかし、この再結晶化膜４上に再びＢ１２５ｒｚｃａｚ
ｃｕ、［）。
を基板加熱７５０℃でスパッタすると、Ｂｉ２５ｒ２Ｃ
ａ、Ｃｕ、Ｅｌ、ｌ超伝導膜５がエピタキシャル成長す
る。図中、６は拡散領域である。
ａ、Ｃｕ、Ｅｌ、ｌ超伝導膜５がエピタキシャル成長す
る。図中、６は拡散領域である。
こうして得られるＢｉ２５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ３０ｘ膜５は
結晶粒径数１０−に及び、臨界温度８７に１臨界電流数
１０万Ａ ／ ｃｉの良好な超伝導特性を示す。なお、
Ｍ ｇ Ｏ単結晶基板上にＢ＋ｚＳｒａＣａ２Ｃｕ３０
．Ｉをスパッタ成膜しアニールした超伝導膜は結晶粒径
１−程度で、臨界温度８７に、臨界電流数１０００Ａ／
ｃｔｌである。
結晶粒径数１０−に及び、臨界温度８７に１臨界電流数
１０万Ａ ／ ｃｉの良好な超伝導特性を示す。なお、
Ｍ ｇ Ｏ単結晶基板上にＢ＋ｚＳｒａＣａ２Ｃｕ３０
．Ｉをスパッタ成膜しアニールした超伝導膜は結晶粒径
１−程度で、臨界温度８７に、臨界電流数１０００Ａ／
ｃｔｌである。
本発明によれば、基板の制約なしで良好な酸化物超伝導
を作製することが可能である。
を作製することが可能である。
第１図は実施例の超伝導膜の作製方法の主要工程を示す
模式断面図である。 ■・・・シリコン基板、 ２・・・５１０２膜、３．
４・・・下地Ｂｉ。５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ、ＯＮ薄膜、５
・−・ｘビ成長Ｂｉ２Ｓｒ、［’ａ、Ｃｕ３０＋を膜。
模式断面図である。 ■・・・シリコン基板、 ２・・・５１０２膜、３．
４・・・下地Ｂｉ。５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ、ＯＮ薄膜、５
・−・ｘビ成長Ｂｉ２Ｓｒ、［’ａ、Ｃｕ３０＋を膜。
Claims (1)
- １、基板上に酸化物超伝導材又はこれに近い組成の下地
薄膜を形成し、該下地薄膜をエネルギービームで再結晶
化処理した後、その上に酸化物超伝導膜をエピタキシャ
ル成長することを特徴とする酸化物超伝導膜の作製方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013119A JPH02196004A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013119A JPH02196004A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196004A true JPH02196004A (ja) | 1990-08-02 |
Family
ID=11824270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1013119A Pending JPH02196004A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02196004A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350195A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-04 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 |
| JP2006096577A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Tokyo Institute Of Technology | 金属酸化物膜、金属酸化物膜の製造方法および成形品 |
-
1989
- 1989-01-24 JP JP1013119A patent/JPH02196004A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350195A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-04 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 |
| JP2006096577A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Tokyo Institute Of Technology | 金属酸化物膜、金属酸化物膜の製造方法および成形品 |
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