JPH02267104A - 酸化物超伝導薄膜 - Google Patents
酸化物超伝導薄膜Info
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- JPH02267104A JPH02267104A JP1088985A JP8898589A JPH02267104A JP H02267104 A JPH02267104 A JP H02267104A JP 1088985 A JP1088985 A JP 1088985A JP 8898589 A JP8898589 A JP 8898589A JP H02267104 A JPH02267104 A JP H02267104A
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Classifications
-
- 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
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- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
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、電極等に用いる超
伝導薄膜に関する。
ジスタ、電磁波センサー 素子配線、電極等に用いる超
伝導薄膜に関する。
［従来の技術］
現在話題の酸化物超伝導物質は結晶構造に起因して異方
圧が強い例えば臨界電流密度を見るとＣ軸方向はａ、
ｂ軸方向の１１５〜１／１０となっている。故に高臨
界電流密度を必要する薄膜デバイスに酸化物超伝導物質
を応用するにはエピタキシャル成長をさせることが必要
不可欠といえる。
圧が強い例えば臨界電流密度を見るとＣ軸方向はａ、
ｂ軸方向の１１５〜１／１０となっている。故に高臨
界電流密度を必要する薄膜デバイスに酸化物超伝導物質
を応用するにはエピタキシャル成長をさせることが必要
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ＰＨＹＳＩ
ＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ ＶＯＬ、３８ Ｎｏ、１
（１９８８）７６５−７６７、 ＡＰＰＬＩＥＤ
ＦＨＹＳ工Ｃ３ＬＥＴＴＥＲ３ＶＯＬ、５３ Ｎｏ
、１７ （１９８８） １６５４１６５６、 「粉
体及び粉末冶金ＪＶＯ１，３５Ｎｏ９ （１９８８）
２９−３４等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。
子をマツチングさせる必要があり一般的にはＰＨＹＳＩ
ＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ ＶＯＬ、３８ Ｎｏ、１
（１９８８）７６５−７６７、 ＡＰＰＬＩＥＤ
ＦＨＹＳ工Ｃ３ＬＥＴＴＥＲ３ＶＯＬ、５３ Ｎｏ
、１７ （１９８８） １６５４１６５６、 「粉
体及び粉末冶金ＪＶＯ１，３５Ｎｏ９ （１９８８）
２９−３４等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。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら従来の酸化物超伝導薄膜の形成に用いる酸
化物単結晶基板は比較的大口径化の可能なＭｇＯでも結
晶の直径が約５ｃｍφ前後以下のものに限られていた。
化物単結晶基板は比較的大口径化の可能なＭｇＯでも結
晶の直径が約５ｃｍφ前後以下のものに限られていた。
またその製造には長時間を要した。そのため大口径化は
不可能であり、小型の素子しか応用できず用途が限定さ
れる、半導体の様に量産性が良くない、値段が高い等の
問題を有していた。
不可能であり、小型の素子しか応用できず用途が限定さ
れる、半導体の様に量産性が良くない、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（約２０
ｃｍφまで可能）やガリヒソウェハーを用い直接酸化物
超伝導薄膜を付ける場合は基板と超伝導物質が反応しエ
ピタキシャル成長をしないだけでなく低臨界温度相にな
ったり酷いものは超伝導相が壊れ半導体相になってしま
った。
ｃｍφまで可能）やガリヒソウェハーを用い直接酸化物
超伝導薄膜を付ける場合は基板と超伝導物質が反応しエ
ピタキシャル成長をしないだけでなく低臨界温度相にな
ったり酷いものは超伝導相が壊れ半導体相になってしま
った。
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、高臨界電流密度で用途の限定が
無く量産性に優れた酸化物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、高臨界電流密度で用途の限定が
無く量産性に優れた酸化物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酸化物超伝導薄膜は
１）シリコンウェハーまたはガリヒソウエハー基板上に
形成する酸化物超伝導薄膜に於て単結晶シリコンウェハ
ー基板と酸化物超伝導薄膜の中間部にＣｅＯ２層を形成
して成る事２）酸化物超伝導物質がＢｉ−Ｍ−Ｃｕ−０
系また壜よＴＩＭ−Ｃｕ−０系（ここでＭはアルカリ土
類を示す）であることを特徴とする。
１）シリコンウェハーまたはガリヒソウエハー基板上に
形成する酸化物超伝導薄膜に於て単結晶シリコンウェハ
ー基板と酸化物超伝導薄膜の中間部にＣｅＯ２層を形成
して成る事２）酸化物超伝導物質がＢｉ−Ｍ−Ｃｕ−０
系また壜よＴＩＭ−Ｃｕ−０系（ここでＭはアルカリ土
類を示す）であることを特徴とする。
［実施例］
以下実施例に従い本発明を説明する。
実施例−１
先ず最初に単結晶シリコンウェハー基板上に反応蒸着法
よりＣｅＯ２膜を４５０〜５００ ｎ ｍ形成する。
よりＣｅＯ２膜を４５０〜５００ ｎ ｍ形成する。
成膜条件は蒸発源にＣｅ金属を用い、基板温度４５０６
Ｃ〜６００°Ｃ１真空度４〜６ ＊ １０−’Ｔ 。
Ｃ〜６００°Ｃ１真空度４〜６ ＊ １０−’Ｔ 。
ｒｒ、成膜速度は１８〜２３ ｎ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ
である。
である。
また膜への酸素の供給は基板周辺に酸素を吹き付は行い
（基板周辺部は〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台と推定）、更に蒸
発物質を基板に到達する前にＲＦプラズマにより活性化
きせる。得られた酸化物膜はＸ線回折とＲＨＥＥＤによ
り分析したところエピタキシャル成長した膜であった。
（基板周辺部は〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台と推定）、更に蒸
発物質を基板に到達する前にＲＦプラズマにより活性化
きせる。得られた酸化物膜はＸ線回折とＲＨＥＥＤによ
り分析したところエピタキシャル成長した膜であった。
尚蒸発物質にＣｅＯ２を用いる場合は膜表面が荒れ易い
ため本発明に於いてはＣｅ金属を用いた反応蒸着法が好
ましい。
ため本発明に於いてはＣｅ金属を用いた反応蒸着法が好
ましい。
次にＭＢＥ （分子線エピタキシ）法により前記酸化物
膜上にＢｉｌ、８Ｐｂ０．２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｙ（
この値は目標値であり僅かバラツキがある）超伝導膜を
２５０ｎｍ形成した。ここでＢｉの一部をｐｂで置換し
たのは高臨界温度を安定して得るためである。成膜条件
は蒸発源にＢ１−Ｐｂ合金、ＳｒＳ Ｃａ、Ｃｕの金属
を用い（蒸発はＢ１−Ｐｂ合金は電子ビームにより他の
金属はＫｎｕｄｓｅｎセルにより行なった）、真空度３
〜６＊１０’Ｔ ｏ ｒ ｒ、基板温度６００〜６８０
°Ｃ１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基板部に
成膜中に照射して行う。
膜上にＢｉｌ、８Ｐｂ０．２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｙ（
この値は目標値であり僅かバラツキがある）超伝導膜を
２５０ｎｍ形成した。ここでＢｉの一部をｐｂで置換し
たのは高臨界温度を安定して得るためである。成膜条件
は蒸発源にＢ１−Ｐｂ合金、ＳｒＳ Ｃａ、Ｃｕの金属
を用い（蒸発はＢ１−Ｐｂ合金は電子ビームにより他の
金属はＫｎｕｄｓｅｎセルにより行なった）、真空度３
〜６＊１０’Ｔ ｏ ｒ ｒ、基板温度６００〜６８０
°Ｃ１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基板部に
成膜中に照射して行う。
次に５００’Ｃ酸素−アルゴン雰囲気中において１５時
間アニール処理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。但しａ
ｓ−ｇｒｏｗｎでよい超伝導膜となる場合もありアニー
ル処理は必要に応じて行う。
間アニール処理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。但しａ
ｓ−ｇｒｏｗｎでよい超伝導膜となる場合もありアニー
ル処理は必要に応じて行う。
実施例−２
実施例−１と同様な条件で単結晶シリコンウェハー基板
上ＣｅＯ２膜を形成し次にＭＢＥ （分子線エピタキシ
）法により前記酸化物膜上にＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２ｃｕ３
０ｙ （この値は目標値であり僅かバラツキがある）超
伝導膜を２００〜２５０ｎｍ形成した。成膜条件は蒸発
源にＴＩ、 Ｂａ、 Ｃａ、Ｃｕの金属を用い（蒸
発はＫｎｕｄｓ ｅｎセルにより行なった）、真空度
〜６＊１Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板温度３５０〜４４０°Ｃ
１成膜速度２３〜３７ｎ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ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基
板部に成膜中に照射して行う。基板温度は本酸化物超伝
導物質の構成元素の中に蒸気圧の高いものがあるためＢ
ｉ系に比べ低くする必要がある。そのためａｓ−ｇｒ。
上ＣｅＯ２膜を形成し次にＭＢＥ （分子線エピタキシ
）法により前記酸化物膜上にＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２ｃｕ３
０ｙ （この値は目標値であり僅かバラツキがある）超
伝導膜を２００〜２５０ｎｍ形成した。成膜条件は蒸発
源にＴＩ、 Ｂａ、 Ｃａ、Ｃｕの金属を用い（蒸
発はＫｎｕｄｓ ｅｎセルにより行なった）、真空度
〜６＊１Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板温度３５０〜４４０°Ｃ
１成膜速度２３〜３７ｎ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ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基
板部に成膜中に照射して行う。基板温度は本酸化物超伝
導物質の構成元素の中に蒸気圧の高いものがあるためＢ
ｉ系に比べ低くする必要がある。そのためａｓ−ｇｒ。
ｗｎではよい超伝導膜になりずらく、次に８００〜８７
０°Ｃ酸素−アルゴン雰囲気中において２時間アニール
処理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。
０°Ｃ酸素−アルゴン雰囲気中において２時間アニール
処理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。
得られた酸化物超伝導薄膜をＸ線回折、ＲＨＥＥＤによ
り分析したところエピタキシャル成長した膜であった。
り分析したところエピタキシャル成長した膜であった。
次に得られた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７７にであり測定雰
囲気はへリニウムガス中である。
端子法により測定した。測定温度は７７にであり測定雰
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。
を使用した。
結果を第１表（実施例−１）と第２表（実施例２）に比
較例と共に示した。比較例は単結晶シリコンウェハー基
板上に直接酸化物超伝導薄膜を形成した場合（ＢとＦは
膜厚２００ｎｍ、ＣとＧは７００ ｎｍ）と基板にＭｇ
Ｏ単結晶を用いた場合（Ｄ、Ｈ）である。
較例と共に示した。比較例は単結晶シリコンウェハー基
板上に直接酸化物超伝導薄膜を形成した場合（ＢとＦは
膜厚２００ｎｍ、ＣとＧは７００ ｎｍ）と基板にＭｇ
Ｏ単結晶を用いた場合（Ｄ、Ｈ）である。
第１表
第２表
表より判るように本発明による酸化物超伝導薄膜は大口
径化の可能なシリコンウェハーを基板として用いてもＭ
ｇＯ単結晶基板を用いたときに近い高い臨界電流密度と
なる。比較例ＢとＦが超伝導にならないのは一膜全域に
わたり蒸着物質がシリコンウェハーと反応して超伝導物
質の結晶構造を壊しているためである。本発明ではこの
反応を抑制出来るため２００ｎｍと薄く形成しても良い
超伝導特性を得ることが出来る。比較例ＣとＧ（膜厚７
００ ｎｍ）の臨界温度は比較的良い値であるが臨界電
流密度は極端に低い、これは反応により界面部の結晶が
崩れているためその上の酸化物超伝導薄膜もエピタキシ
ャル成長していないためでる。
径化の可能なシリコンウェハーを基板として用いてもＭ
ｇＯ単結晶基板を用いたときに近い高い臨界電流密度と
なる。比較例ＢとＦが超伝導にならないのは一膜全域に
わたり蒸着物質がシリコンウェハーと反応して超伝導物
質の結晶構造を壊しているためである。本発明ではこの
反応を抑制出来るため２００ｎｍと薄く形成しても良い
超伝導特性を得ることが出来る。比較例ＣとＧ（膜厚７
００ ｎｍ）の臨界温度は比較的良い値であるが臨界電
流密度は極端に低い、これは反応により界面部の結晶が
崩れているためその上の酸化物超伝導薄膜もエピタキシ
ャル成長していないためでる。
第３表に単結晶シリコンウェハー基板と従来よく用いら
れていたＭｇＯ単結晶基板の１枚の値段を示した。
れていたＭｇＯ単結晶基板の１枚の値段を示した。
第３表
単結晶シリコンウェハー基板は４インチ（約１０ｃｍφ
）と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採用することにより大口径化だけ
でなく大幅な低コスト化が可能となる。
）と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採用することにより大口径化だけ
でなく大幅な低コスト化が可能となる。
尚実施例では基板にシリコンウェハーを用いているがガ
リヒソウエハーでもよく更に成膜法に蒸着法（ＭＢＥも
含む）を採用しているがスパッタ法、ＣＶＤ法、ディッ
ピング法、溶射法等でも効果は同じであり何等差し支え
ない。
リヒソウエハーでもよく更に成膜法に蒸着法（ＭＢＥも
含む）を採用しているがスパッタ法、ＣＶＤ法、ディッ
ピング法、溶射法等でも効果は同じであり何等差し支え
ない。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば大口径化の可能なシリ
コンウェハーやガリヒソウエハーを基板に用いても酸化
物超伝導薄膜のエピタキシャル成長が可能となり、−な
お且基板との反応を抑制できるため高い臨界電流密度を
えられる。さらに大口径で有るにも関わらず基板の値段
が格段に安い。
コンウェハーやガリヒソウエハーを基板に用いても酸化
物超伝導薄膜のエピタキシャル成長が可能となり、−な
お且基板との反応を抑制できるため高い臨界電流密度を
えられる。さらに大口径で有るにも関わらず基板の値段
が格段に安い。
そのため形状や臨界電流密度による用途の限定が無く、
量産性に優れた酸化物超伝導薄膜を低コス−１０＝ トで得ることが出来る。
量産性に優れた酸化物超伝導薄膜を低コス−１０＝ トで得ることが出来る。
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ＳＱＵより、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
等に応用することが出来る。
いたり微細加工、保護膜形成、他物質の積層等を施した
後ＳＱＵより、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
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)
- 【特許請求の範囲】 １）シリコンウェハーまたはガリヒソウエハー基板上に
形成する酸化物超伝導薄膜に於て単結晶シリコンウェハ
ー基板と酸化物超伝導薄膜の中間部にＣｅＯ＿２層を形
成して成る事を特徴とする酸化物超伝導薄膜。 ２）酸化物超伝導物質がＢｉ−Ｍ−Ｃｕ−Ｏ系またはＴ
ｌ−Ｍ−Ｃｕ−Ｏ系（ここでＭはアルカリ土類を示す）
であることを特徴とする請求項１記載の酸化物超伝導薄
膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088985A JPH02267104A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 酸化物超伝導薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088985A JPH02267104A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 酸化物超伝導薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267104A true JPH02267104A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13958096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1088985A Pending JPH02267104A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 酸化物超伝導薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100469940C (zh) | 2005-09-15 | 2009-03-18 | 电子科技大学 | 金属氧化物薄膜的制备方法 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1088985A patent/JPH02267104A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100469940C (zh) | 2005-09-15 | 2009-03-18 | 电子科技大学 | 金属氧化物薄膜的制备方法 |
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