JPH02267103A - 超伝導薄膜の製造方法 - Google Patents
超伝導薄膜の製造方法Info
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- JPH02267103A JPH02267103A JP1088980A JP8898089A JPH02267103A JP H02267103 A JPH02267103 A JP H02267103A JP 1088980 A JP1088980 A JP 1088980A JP 8898089 A JP8898089 A JP 8898089A JP H02267103 A JPH02267103 A JP H02267103A
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- film
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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】
［産業上の利用分野コ
本発明は５ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、超伝導トラン
ジスタ、電磁波センサー 素子配線、電極、アンテナ等
に用いる超伝導薄膜の製造方法に関する。
ジスタ、電磁波センサー 素子配線、電極、アンテナ等
に用いる超伝導薄膜の製造方法に関する。
［従来の技術］
現在話題の酸化物超伝導物質を薄膜デバイスに応用する
場合高臨界電流密度を必要としたり粒界のようなポテン
シャル障壁を抑制する必要があるため超伝導物質をエピ
タキシャル成長させることは必要不可欠といえる。エピ
タキシャル成長をさせるには基板と超伝導物質の格子を
マツチングさせる必要があり一般的にはＰＨＹＳＩＣＡ
Ｌ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ ＶＯＬ、３８ Ｎｏ、
１ （１９８８）７６５−７６７、ＡＰＰＬＩＥＤ
ＦＨＹＳＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ３ＶＯＬ、５３ Ｎ
ｏ、１７ （１９８８） １６５４−１６５６に述
べられているようにＭｇＯを初めとした酸化物単結晶基
板が用いられていた。
場合高臨界電流密度を必要としたり粒界のようなポテン
シャル障壁を抑制する必要があるため超伝導物質をエピ
タキシャル成長させることは必要不可欠といえる。エピ
タキシャル成長をさせるには基板と超伝導物質の格子を
マツチングさせる必要があり一般的にはＰＨＹＳＩＣＡ
Ｌ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ ＶＯＬ、３８ Ｎｏ、
１ （１９８８）７６５−７６７、ＡＰＰＬＩＥＤ
ＦＨＹＳＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ３ＶＯＬ、５３ Ｎ
ｏ、１７ （１９８８） １６５４−１６５６に述
べられているようにＭｇＯを初めとした酸化物単結晶基
板が用いられていた。
また最近ではシリコンウェハーやガラヒソウェハー上に
格子定数の近いＣａＦ２膜等バッファー層を形成した後
その上に酸化物超伝導薄膜を形成する方法が検討されて
いる。
格子定数の近いＣａＦ２膜等バッファー層を形成した後
その上に酸化物超伝導薄膜を形成する方法が検討されて
いる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら単結晶基板を用いる場合は大口径化が出来
ないため半導体の様に効率の良い生産が出来ない、素子
の形状が限定される、製造コスト（特に基板の値段）が
高い等の問題を有していた。
ないため半導体の様に効率の良い生産が出来ない、素子
の形状が限定される、製造コスト（特に基板の値段）が
高い等の問題を有していた。
また大口径化の可能な単結晶シリコンウェハー（ちなみ
に約２０ｃｍφまでに得られる）やガリヒソウエハーを
用いバッファー層ＣａＦ２膜を形成する方法は直接ウェ
ハー上に酸化物超伝導薄膜を付ける場合より顕著に良い
超伝導特性を示すがまだ単結晶基板を用いた特性までに
は至っていない。
に約２０ｃｍφまでに得られる）やガリヒソウエハーを
用いバッファー層ＣａＦ２膜を形成する方法は直接ウェ
ハー上に酸化物超伝導薄膜を付ける場合より顕著に良い
超伝導特性を示すがまだ単結晶基板を用いた特性までに
は至っていない。
その原因はＣａＦ２と超伝導物質元素との濡れ性が悪い
ため膜成長過程で適切な位置に元素が固着されないため
と考えられる。
ため膜成長過程で適切な位置に元素が固着されないため
と考えられる。
本発明はこの様な問題を解決するものであり、その目的
とするところは大口径化、高臨界電流密度化、粒界の障
壁の抑制を可能にし用途の限定が無く量産性に優れた超
伝導薄膜を低コストで得んとするものである。
とするところは大口径化、高臨界電流密度化、粒界の障
壁の抑制を可能にし用途の限定が無く量産性に優れた超
伝導薄膜を低コストで得んとするものである。
［課題を解決するための手段］
上記の問題を解決するため本発明の超伝導薄膜の製造方
法はフッ化物上への超伝導薄膜の形成に於てフッ化物表
面をプラズマ雰囲気中に晒し活性化した後超伝導薄膜を
形成する事を特徴とする。
法はフッ化物上への超伝導薄膜の形成に於てフッ化物表
面をプラズマ雰囲気中に晒し活性化した後超伝導薄膜を
形成する事を特徴とする。
［実施例］
以下実施例に従い本発明の詳細な説明する。
先ず最初に単結晶シリコンウェハー基板上にＣａＦ２膜
を反応蒸着法により４００〜５００ｎｍ形成する。
を反応蒸着法により４００〜５００ｎｍ形成する。
成膜条件は蒸発源にＣａ金属を用い基板温度４８０°Ｃ
１初期真空度２＊１Ｏ−６Ｔｏｒｒ、 成膜速度１７
〜２０ ｎ ｍ ／ ｍ ｉ ｎである。膜へのフッ素
の供給はプラズマ化したＣ Ｆ ａガスを成膜中に基板
部に照射して行う。尚成膜後必要に応じてＣａＦ２膜の
結晶性を良くし且安定化させるためアニール処理を行う
。
１初期真空度２＊１Ｏ−６Ｔｏｒｒ、 成膜速度１７
〜２０ ｎ ｍ ／ ｍ ｉ ｎである。膜へのフッ素
の供給はプラズマ化したＣ Ｆ ａガスを成膜中に基板
部に照射して行う。尚成膜後必要に応じてＣａＦ２膜の
結晶性を良くし且安定化させるためアニール処理を行う
。
次にＭＢＥ （分子線エピタキシ）装置に前記ＣａＦ２
を形成した基板をセットし真空引きしだ後ＣａＦ２膜表
面にチャンバー外でマイクロ波によりプラズマ化したア
ルゴンや酸素等を基板近傍に導入照射しＣａＦ２膜表面
を活性化する。照射時間は２０〜１２０秒である。適正
照射時間は使用ガスにより異なり長すぎると表面を荒す
ため注意が必要である。次にその活性表面上にＢ ｉ２
ｓ ｒ２Ｃａｌｃｕ２０δ系超伝導膜を１５０ｎｍ形成
した。成膜条件は蒸発源にＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕの金
属を用い（蒸発はＫｎｕｄｓｅｎセルにより行なった）
、真空度３〜６＊１Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板温度６８００
Ｃ２成膜速度２０〜３５ｎｍ／ｍｉｎであり、酸素の供
給はマイクロ波で活性化した酸素プラズマを成膜中に照
射して行う。
を形成した基板をセットし真空引きしだ後ＣａＦ２膜表
面にチャンバー外でマイクロ波によりプラズマ化したア
ルゴンや酸素等を基板近傍に導入照射しＣａＦ２膜表面
を活性化する。照射時間は２０〜１２０秒である。適正
照射時間は使用ガスにより異なり長すぎると表面を荒す
ため注意が必要である。次にその活性表面上にＢ ｉ２
ｓ ｒ２Ｃａｌｃｕ２０δ系超伝導膜を１５０ｎｍ形成
した。成膜条件は蒸発源にＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕの金
属を用い（蒸発はＫｎｕｄｓｅｎセルにより行なった）
、真空度３〜６＊１Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板温度６８００
Ｃ２成膜速度２０〜３５ｎｍ／ｍｉｎであり、酸素の供
給はマイクロ波で活性化した酸素プラズマを成膜中に照
射して行う。
次に膜形成前のプラズマ照射の有無による結晶性の差を
ＲＨＥＥＤ、Ｘ線回折、電子顕微鏡等により調べた。結
果はプラズマ照射後の膜の方が良いエピタキシャル成長
を示していた。
ＲＨＥＥＤ、Ｘ線回折、電子顕微鏡等により調べた。結
果はプラズマ照射後の膜の方が良いエピタキシャル成長
を示していた。
次にこの酸化物超伝導薄膜の臨界温度と臨界電流密度を
４端子法により測定した。測定温度は６０Ｋ、測定雰囲
気はへリニウムガス中である。尚冷却にはダイキン工業
製極低温冷凍機ＵＶ２０４ＳＲを使用した。
４端子法により測定した。測定温度は６０Ｋ、測定雰囲
気はへリニウムガス中である。尚冷却にはダイキン工業
製極低温冷凍機ＵＶ２０４ＳＲを使用した。
結果を第１表に比較例と共に示した。比較例は成膜前に
プラズマに晒してない場合、単結晶基板（ＭｇＯ）を用
いた場合、シリコンウェハー上に直接酸化物超伝導膜を
形成した場合である。
プラズマに晒してない場合、単結晶基板（ＭｇＯ）を用
いた場合、シリコンウェハー上に直接酸化物超伝導膜を
形成した場合である。
表より判るように本発明より成る超伝導薄膜は臨界電流
密度の顕著な向上が見られＭｇＯ単結晶基板を用いた時
と同等かそれ以上となっている。
密度の顕著な向上が見られＭｇＯ単結晶基板を用いた時
と同等かそれ以上となっている。
ＭｇＯ単結晶基板を用いたものより臨界電流密度が高い
のはＣａＦ２の格子定数はＭｇＯの格子定数より超伝導
物質の格子定数に近くもともとマツチングは良いためで
ある。
のはＣａＦ２の格子定数はＭｇＯの格子定数より超伝導
物質の格子定数に近くもともとマツチングは良いためで
ある。
第１表
つまりエピタキシャル成長を阻害していたＣａＦ２と蒸
着物質との濡れ性を改善したことにより下地にＣａＦ２
を用いた起転導膜本来の特性を引出したと言える。
着物質との濡れ性を改善したことにより下地にＣａＦ２
を用いた起転導膜本来の特性を引出したと言える。
尚本実施例ではマイクロ波によりプラズマ化しているが
ＲＦによりプラズマ化してもよく、チャンバー外でプラ
ズマ化しその後内部に導入し照射しているがチャンバー
内でプラズマ化しても良い更に実施例は酸化物超伝導材
料で説明しているがこれは酸化物超伝導材料は異方性が
強く最も本発明が本領を発揮する材料のためであり従来
の合金系、３元化合物系超伝導材料を用いても結晶性は
改善できるため何等差し支えない。
ＲＦによりプラズマ化してもよく、チャンバー外でプラ
ズマ化しその後内部に導入し照射しているがチャンバー
内でプラズマ化しても良い更に実施例は酸化物超伝導材
料で説明しているがこれは酸化物超伝導材料は異方性が
強く最も本発明が本領を発揮する材料のためであり従来
の合金系、３元化合物系超伝導材料を用いても結晶性は
改善できるため何等差し支えない。
第２表
第２表は単結晶基板１枚の値段を示したものである。単
結晶シリコンウェハー基板はＭｇＯ単結晶基板の約２倍
と大口径であるにも関わらず値段は約１／２０となって
いる。この様に単結晶シリコンウェハー基板を用いるこ
とが可能となると大口径化だけでなく大幅な低コスト化
が可能となる。
結晶シリコンウェハー基板はＭｇＯ単結晶基板の約２倍
と大口径であるにも関わらず値段は約１／２０となって
いる。この様に単結晶シリコンウェハー基板を用いるこ
とが可能となると大口径化だけでなく大幅な低コスト化
が可能となる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によればＣａＦ２の持つ本来の
超伝導物質とのマツチング性を引き出せ良いエピタキシ
ャル成長膜が得られる。そのため高臨界電流密度化、粒
界の障壁の抑制を可能にし超伝導デバイス等に適した超
伝導膜となる。シリコンウェハーやガリヒソウエハーを
基板に用いることも出来るため形状の制限が少なくなる
、■産性が良くなる、基板の値段が格段に安く低コスト
化が可能等の効果も生まれる。
超伝導物質とのマツチング性を引き出せ良いエピタキシ
ャル成長膜が得られる。そのため高臨界電流密度化、粒
界の障壁の抑制を可能にし超伝導デバイス等に適した超
伝導膜となる。シリコンウェハーやガリヒソウエハーを
基板に用いることも出来るため形状の制限が少なくなる
、■産性が良くなる、基板の値段が格段に安く低コスト
化が可能等の効果も生まれる。
尚本発明により得られた酸化物超伝導薄膜はそのままで
用いたり微細加工、保護膜形成、他物質の積層等を施し
た後５ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、超伝導トランジス
タ、電磁波センサー 磁気センサー 素子配線、電流制
御素子、磁束量子メモリ、光スイツチ素子、磁気シール
ド、アンテナ等に応用することが出来る。
用いたり微細加工、保護膜形成、他物質の積層等を施し
た後５ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、超伝導トランジス
タ、電磁波センサー 磁気センサー 素子配線、電流制
御素子、磁束量子メモリ、光スイツチ素子、磁気シール
ド、アンテナ等に応用することが出来る。
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人弁理士 鈴木喜三部 他１名
Claims (1)
- フッ化物上への超伝導薄膜の形成に於てフッ化物表面を
プラズマ雰囲気中に晒し活性化した後超伝導薄膜を形成
する事を特徴とする超伝導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088980A JPH02267103A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088980A JPH02267103A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267103A true JPH02267103A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13957948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1088980A Pending JPH02267103A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267103A (ja) |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1088980A patent/JPH02267103A/ja active Pending
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