JPH02233525A - 超電導膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は超電導膜の製造方法に関するものである。

（従来の技術及びその間題点） Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ　−　０系（以下、Ｉｌｉ系と
称する）で層状構造を有する超電導物質においては、Ｂ
ｉ．０２層間に挟まれたＣｕ−０２層の層数によって結
晶構造の異なる数種の相が存在する。そしてこの種の超
電導物質は従来、粉体を混合して焼結する方法（以下、
バルク法という）によって製造されているが、このバル
ク法では、Ｃｕ−Ｏｔ層の層数を自由に変更したり、あ
るいは超電導物質の結晶構造を種々変化させることは不
可能である。

また超電導特性の改善のため、超電導物質中へその構成
元素（Ｂｉ，　Ｐｂ，　Ｓｒ，　Ｃａ．．Ｃｕ）以外の
新し．い元素を添加する要請があるが、従来のバルク法
では、超電導相の他に超電導特性を有さない相が混在し
、第３の元素を有する超電導物質の単相化を達成し得な
いのが実情である（例えば、第９図参照）。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その第１の目的は、構造の異なる超電
導膜を比較的容易に作り分けずることが可能な超電導膜
の製造方法を提供することにある。

また第２の目的は、第３の元素が添加され、従来にはな
い単相構造の超電導膜を容易に製造することが可能な超
電導膜の製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこで第１請求項記載の超電導膜の製造方法では、Ｂｉ
　−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ　−　０系超電導膜をスパッタリ
ング法によって基板上に形成する超電導膜の製造方法に
おいて、当該超電導膜の構成元素を含有すると共に、相
互に組成の異なる複数のターゲットを設け、各ターゲッ
トに対するスパッタ順序及びスパッタ時間の比率を制御
することによって超電導膜の結晶構造を構成する金属元
素の配列を制御するようにしている。

また第２請求項記載の超電導膜の製造方法では、上記タ
ーゲット中に、Ｓｒ及びＣａの他に、その他の周期表第
■族、あるいは第■族に属する元素が超電導膜の構成元
素として含有されている。

上記周期表第■族に属する元素としては、例えばＢａＳ
Ｂｅ，　Ｆ’ｒｇ等のアルカリ土類金属を挙げることが
できるし、また周期表第■族に属する元素としては、例
えばＹやランタノイド系元素を挙げることができるが、
特にこれらに限定されるものではない。

（作用） 上記第１請求項記載の超電導膜の製造方法では、組成の
異なるターゲットに対するスパッタ順序及びスバッタ時
間の比率を変化させ、これにより基板上に堆積する原子
或いは分子の構成元素の順序及び比率を変化させること
で、それぞれ構造の異なる超電導膜を形成することが可
能となる。

また第２請求項記載の超電導膜の製造方法では、第３の
元素を含む新しい構造の単相の超電導膜を製造すること
が可能になる。

（実施例） 次にこの発明の超電導膜の製造方法の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。

第１図、第４図、第５図、第８ａ図及び第８ｂ図に、そ
れぞれレーザスパッタリング法により形成したＢｉ系酸
化物超電導膜のＸ線回折パターンを示す。

これらのＢｉ系酸化物超電導膜は、下記の成膜条件１〜
４に記しているように、組成が■Ｂｉ７Ｐｂ２０ｙ、■
ＳｒＣｕＯｙ，■ＣａＣｕＯｙ，■ＢａＣｕＯｙ，■Ｙ
　ＣｕＯｙの５種類のターゲットのい《つかを組み合わ
せて、以下の順番で、順次レーザ照射を行うサイクルを
繰返して成膜したものである。

底１条止よ ターゲット ：■ＢｉｑＰｂ３０Ｖ１　■Ｓ　ｒ　Ｃ　ｕ　Ｏ　ｙ　
％　■ＣａＣｕＯｙ■ＢａＣｕＯｙ 雰囲気　　：Ｎ２０ガス気流（１０”　’　−　Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ　）レーザ強度：　８０７１００　ｍＪ／ｓｈｏ
ｔ発振周波数：４〜１〇七（６セ） 基板温度　二５００〜６００　”Ｃ　（　５５０゜Ｃ）
繰返し順序：■→■→■→■→■→■→■ｌサイクルに
おけるレーザ照射時間 ターゲット■：２０秒 ターゲット■：ｌＯ秒 ターゲット■：３５秒 ？ーゲット■：１０秒 上記の成膜条件１で得られた膜を８００゜Ｃ、３０分ア
ニールしたものの、Ｘ！ｓ回折パターンは第１図に示す
ごとくなっており、この膜はＣ軸配向したＢｉｇｈｔ層
間にＣｕ−０■層を２層有する単相であることが確認さ
れた。またＥＤＸ　（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）
により、この膜でのＢａの存在が確認されている（第２
図）。したがって、この膜は、Ｂａを構造中に取り込ん
だＣｕ−０■の２層を有する構造であることを確認した
。

またこの物質の臨界温度はＴＣＩＩｉａ　＝８１Ｋであ
った。なおこの物質の温度一抵抗特性を第３図に示す。

底！条止ｌ ターゲット：■ＢｉｔＰｂ３０ｙ，■ＳｒＣｕＯｙ，■
ＣａＣｕＯｙ雰囲気　　二Ｎ２０ガス気流（１０−’　
−　Ｉ　Ｔｏｒｒ）レーザ強度：　８０〜１００　ｍＪ
　／　ｓｈｏｔ発振周波数：　４　〜１０Ｈｚ　（　６
　Ｈｚ）基板温度　：５００〜６００゜Ｃ　（　５５０
゜Ｃ）繰返し順序：■→■→■→■→■→■→■？サイ
クルにおけるレーザ照射時間 ターゲット■：２０秒 ターゲット■：１０秒 ターゲット■：３５秒 上記の成膜条件２で得られた膜を８００”Ｃで３０分間
アニールした時のＸ線回折パターンを第４図に示す。こ
れより、２層のＣｕ−０■層を存する構造であることを
確認した。

玖玖条止１ ターゲット：■Ｂｘ７Ｐｂ３０ｙ，■ＳｒＣｕＯｙ，■
ＣａＣｕＯｙ■Ｙ　ＣｕＯｙ 雰囲気　　二Ｎ２０ガス気流（１０−　’　　Ｉ　Ｔｏ
ｒｒ）レーザ強度：８０〜１００　ｍＪ／ｓｈｏｔ発振
周波数：　４　〜１０｝ｔｚ　（　６　］｛ｚ　）基板
温度　＝５００〜６００゜Ｃ　（　５５０゜Ｃ）繰返し
順序：■→■→■→■→■→■→■ｌサイクルにおける
レーザ照射時間 ターゲット■：２０秒 ターゲット■：１０秒 ターゲット■：３５秒 ？ーゲット■：１０秒 上記の成膜条件３で得られた膜を８００゜Ｃ、３０分ア
ニールしたＸ線回折パターンを第５図に示すが、同図か
らこの膜が、Ｃ軸配向したＢｉ２０■層間にＣｕ一〇■
層を２層存する単相であることが確認できる。

さらにＥＤＸ観察よりこの膜中にＹが存在していること
が確認されたことより、この膜は、Ｙをその構造に含ん
だ、２層のＣｕ−０■を有する新しい構造であることを
確認した（第６図）。またこの物質の温度一抵抗特性を
第７図に示す。

裟胆条止土 ターゲット：■ＢｉｔＰｂｚＯ！／１■ＳｒＣｕＯｙ，
■ＣａＣｕＯｙ■ＢａＣｕＯｙ Ｎ，Ｏガス気流（１０−’　−　Ｉ　Ｔｏｒｒ）８０〜
１００　ｍＪ／ｓｈｏｔ ４　〜１０Ｈｚ　（　６　Ｈｚ　） ５００〜６００　”Ｃ　（　５５０゜Ｃ）雰囲気 レーザ強度 発振周波数 基板温度 繰返し順序 （ａ）■→■→■→■→■→■→■ （ｂ）■→■→■→■→■→■→■→■→■？サイクル
におけるレーザ照射時間 （ａ）　　　　　（ｂ） ターゲット■：２０秒　　　２０秒 ターゲット■：５秒　　　３秒 ターゲット■：３５秒　　　３５秒 ターゲット■：５秒　　　４秒 上記の成膜条件４で得られた膜を８００″Ｃで３０分間
アニールしたＸ線回折パターンを第８ａ図及び第８ｂ図
に示す。これにより、２ＮのＣｕ−０■層を存する構造
であることを確認した。

二較± Ｂｉ系超電導膜を、粉体を混合、焼結する従来のバルク
法により、下記の条件で形成した。

出発試料：　Ｂｉ２０３　、ＰｂＯ　ＸＳｒＣＯ３　、
ＣａＣＯ．ＢａＣＯ＝　、ＣｕＯ 混合組成：　Ｂｉ　１，　ｂＰｂｏ，　４ｓｒ＋．　ｂ
ｃａｚＢａｏ．　ａｃｕａＯｙ焼成条件：８３０゜Ｃ×
８４時間（大気中）上記によって形成されたバルク材の
Ｘ線回折パターンを第９図に示すが、同図のように、超
電導相以外の相ＢａＣｕＯｘ、ＢａＢｉＯ＝が存在して
いることが明らかである。

（発明の効果） 以上のように第１請求項記載の超電導膜の製造方法では
、組成の異なるターゲットに対するスバッタ順序及びス
バッタ時間の比率を変化させ、これにより基板上に堆積
する原子或いは分子の構成元素の順序及び比率を変化さ
せることで、それぞれ構造の異なる超電導膜を形成する
ことが可能となるので、従来とは構造の異なる超電導膜
を容易に製造することができる。すなわちこの発明方法
によれば、単に粉体を混合して焼結するだけでは得られ
ない新しい構造を有する超電導膜を、人為的に製造する
ことが可能になるのである。

また第２精求項記載の超電導膜の製造方法では、第３の
元素を含む新しい構造の単相の超電導膜を容易に製造で
き、そのため超電導膜の特性改善に寄与し得ることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の超電導膜の製造方法の実施例におけ
る第１成膜条件で形成された膜のＸ線回折パターン図、
第２図はそのＸ線分析結果を示すグラフ、第３図はその
温度一抵抗特性を示すグラフ、第４図は第２成膜条件で
形成された膜のＸ線回折パターン図、第５図は第３成膜
条件で形成された膜のＸ線回折パターン図、第６図はそ
のＸ線分析結果を示すグラフ、第７図はその温度一抵抗
特性を示すグラフ、第８ａ図及び第８ｂ図はそれぞれ第
４成膜条件で形成された膜のＸ線回折パターン図、第９
図は従来のバルク法によって形成された膜のＸ線回折パ
ターン図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜をスパッタ
   リング法によって基板上に形成する超電導膜の製造方法
   において、当該超電導膜の構成元素を含有すると共に、
   相互に組成の異なる複数のターゲットを設け、各ターゲ
   ットに対するスパッタ順序及びスパッタ時間の比率を制
   御することによって超電導膜の結晶構造を構成する金属
   元素の配列を制御することを特徴とする超電導膜の製造
   方法。 ２、上記ターゲット中に、Ｓｒ及びＣａの他に、その他
   の周期表第II族、あるいは第III族に属する元素が超電
   導膜の構成元素として含有されていることを特徴とする
   第１請求項記載の超電導膜の製造方法。