JPH02270966A - 酸化物超電導体薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体薄膜の製造方法Info
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- JPH02270966A JPH02270966A JP1090235A JP9023589A JPH02270966A JP H02270966 A JPH02270966 A JP H02270966A JP 1090235 A JP1090235 A JP 1090235A JP 9023589 A JP9023589 A JP 9023589A JP H02270966 A JPH02270966 A JP H02270966A
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- Japan
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- thin film
- film
- oxygen
- oxide superconductor
- thin
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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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- Chemically Coating (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〕
本発明はマグネット、磁気シールド等に使用され、電子
デバイス等への応用も可能な、実用的な大きさの臨界電
流密度（Ｊ、）値を有する酸化物超電導体薄膜の製造方
法に関するものである。
デバイス等への応用も可能な、実用的な大きさの臨界電
流密度（Ｊ、）値を有する酸化物超電導体薄膜の製造方
法に関するものである。
近年、Ｙ −Ｂ ａ −Ｃｕ−０系、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ −０系、７ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の
層状ペロブスカイト構造の酸化物超電導体が見出されて
いる。
−Ｃｕ −０系、７ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の
層状ペロブスカイト構造の酸化物超電導体が見出されて
いる。
これらの酸化物超電導体は液体Ｎ章温度以上で超電導状
態になる為、従来の液体Ｈｅ温度で超電導を示す金属超
電導体に比べて格段に経済的であり、各分野での利用が
検討されている。
態になる為、従来の液体Ｈｅ温度で超電導を示す金属超
電導体に比べて格段に経済的であり、各分野での利用が
検討されている。
ところで上記の酸化物超電導体は脆い為、金属材料の様
に塑性加工する事が出来なく、これらを線、条等に加工
するには、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の気相成長法によりＳ
ＵＳやハステロイ合金等の金属やＭｇＯ等の絶縁材料の
基体上に酸化物超電導体を薄膜状に直接析出させる方法
等がとられている。
に塑性加工する事が出来なく、これらを線、条等に加工
するには、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の気相成長法によりＳ
ＵＳやハステロイ合金等の金属やＭｇＯ等の絶縁材料の
基体上に酸化物超電導体を薄膜状に直接析出させる方法
等がとられている。
上記気相法による酸化物超電導体薄膜は、ａｓ−ｇｒｏ
ｗｎの状態では、膜中の酸素が不足していて、超電導特
性が劣っている場合が多く、通常成膜後、酸素含存雰囲
気中で９００℃前後に加熱して、膜中に酸素をとりこみ
、臨界°温度（Ｔｃ）、臨界電流密度（Ｊ、）等の超電
導特性を向上させる事が行なわれている。
ｗｎの状態では、膜中の酸素が不足していて、超電導特
性が劣っている場合が多く、通常成膜後、酸素含存雰囲
気中で９００℃前後に加熱して、膜中に酸素をとりこみ
、臨界°温度（Ｔｃ）、臨界電流密度（Ｊ、）等の超電
導特性を向上させる事が行なわれている。
酸化物超電導体の結晶構造は上述の様に層状ペロブスカ
イト構造であって、超電導電流の流れ易さに異方性があ
り、臨界電流密度（Ｊ、）を太き（する為には、超電導
電流の流れ易い方向に結晶方位を配向させる必要がある
。
イト構造であって、超電導電流の流れ易さに異方性があ
り、臨界電流密度（Ｊ、）を太き（する為には、超電導
電流の流れ易い方向に結晶方位を配向させる必要がある
。
ところで前記気相法による酸化物超電導体薄膜は超電導
電流の流れ易い面（Ｃｕ−０平面）が基板表面に平行に
なる（即ちＣ軸配向性を有する）様にエピタキシャル成
長させる事が可能であり、例えばＳｌやＧａＡｓ等の半
導体基板上に酸化物超電導体薄膜を形成して各種電子デ
バイス等へ応用する事も考えられている。
電流の流れ易い面（Ｃｕ−０平面）が基板表面に平行に
なる（即ちＣ軸配向性を有する）様にエピタキシャル成
長させる事が可能であり、例えばＳｌやＧａＡｓ等の半
導体基板上に酸化物超電導体薄膜を形成して各種電子デ
バイス等へ応用する事も考えられている。
然しなから従来の酸化物超電導体薄膜の製造方法では、
この様な結晶配向性を有する薄膜を基板上に形成した後
、酸素補給の為この薄膜を９００℃前後の高温で熱処理
している。しかしこれにより当該薄膜中に酸素は充分に
取り込まれるものの、結晶配向性が悪くなり、従って充
分に大きな臨界電流密度（Ｊ、）をもつものが得られな
かった。
この様な結晶配向性を有する薄膜を基板上に形成した後
、酸素補給の為この薄膜を９００℃前後の高温で熱処理
している。しかしこれにより当該薄膜中に酸素は充分に
取り込まれるものの、結晶配向性が悪くなり、従って充
分に大きな臨界電流密度（Ｊ、）をもつものが得られな
かった。
又熱処理温度が高温である為、半導体基板上に酸化物超
電導体薄膜を形成して各種電子デバイス等として利用し
ようとする場合は、熱処理によって基板が損傷を受け、
デバイスとしての信鯨性が低下すると言う問題もあった
。
電導体薄膜を形成して各種電子デバイス等として利用し
ようとする場合は、熱処理によって基板が損傷を受け、
デバイスとしての信鯨性が低下すると言う問題もあった
。
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもので
あり、その目的とするところは、実用的な大きさの臨界
電流密度（Ｊ、Ｎ！を有していて、電子デバイス等への
応用も可能な酸化物超電導体薄膜の製造方法を提供する
事である。
あり、その目的とするところは、実用的な大きさの臨界
電流密度（Ｊ、Ｎ！を有していて、電子デバイス等への
応用も可能な酸化物超電導体薄膜の製造方法を提供する
事である。
本発明者等は、基板上に薄膜を形成して、該薄膜をその
結晶配向性を劣化させない様な比較的低温（即ち成膜温
度程度）で熱処理した後、薄膜表面に酸素プラズマを照
射すれば、薄膜内に充分な量の酸素が取り込まれると同
時に結晶配向性も更に向上し、従って実用的な大きさの
Ｊｃ値を有する酸化物超電導体薄膜が得られる事を見出
して、本発明の完成に到ったものである。
結晶配向性を劣化させない様な比較的低温（即ち成膜温
度程度）で熱処理した後、薄膜表面に酸素プラズマを照
射すれば、薄膜内に充分な量の酸素が取り込まれると同
時に結晶配向性も更に向上し、従って実用的な大きさの
Ｊｃ値を有する酸化物超電導体薄膜が得られる事を見出
して、本発明の完成に到ったものである。
即ち本発明は、基板上に酸化物超電導体薄膜を形成し、
５００〜７００ ”Ｃの温度範囲内で熱処理した後、当
該薄膜表面に酸素プラズマを照射する事を特徴とする酸
化物超電導体薄膜の製造方法である。
５００〜７００ ”Ｃの温度範囲内で熱処理した後、当
該薄膜表面に酸素プラズマを照射する事を特徴とする酸
化物超電導体薄膜の製造方法である。
本発明において基板上に酸化物超電導体薄膜を形成した
後、比較的低温で熱処理するのは、得られる薄膜内に成
る程度酸素をとりこむのと同時に後工程であるプラズマ
照射工程にて薄膜が剥がれたりしない欅にする為である
。而してその温度が５００℃未満であると形成した薄膜
は後工程のプラズマ照射に対する耐性が充分に得られず
、又７００゛Ｃを超えると成膜直後の結晶配向性が失わ
れる為である。
後、比較的低温で熱処理するのは、得られる薄膜内に成
る程度酸素をとりこむのと同時に後工程であるプラズマ
照射工程にて薄膜が剥がれたりしない欅にする為である
。而してその温度が５００℃未満であると形成した薄膜
は後工程のプラズマ照射に対する耐性が充分に得られず
、又７００゛Ｃを超えると成膜直後の結晶配向性が失わ
れる為である。
向上記熱処理の雰囲気は酸素を含有する雰囲気であれば
良く、酸素気浣中又は大気中で行なえば良い。
良く、酸素気浣中又は大気中で行なえば良い。
酸素プラズマ照射は、基板上に形成した薄膜を真空チャ
ンバー内に入れ、高周波（ＲＦ）電源によって酸素プラ
ズマを発生させ、このプラズマを前記薄膜の表面に照射
する事によって行なわれるが、この際薄膜表面を僅かに
加熱した方が薄膜内への酸素の取り込み量が多くなる。
ンバー内に入れ、高周波（ＲＦ）電源によって酸素プラ
ズマを発生させ、このプラズマを前記薄膜の表面に照射
する事によって行なわれるが、この際薄膜表面を僅かに
加熱した方が薄膜内への酸素の取り込み量が多くなる。
望ましくは３００〜５００℃の温度範囲内に加熱すると
良い。
良い。
又ＲＦ比出力大きすぎると膜表面が損傷を受けると共に
スパッタされてしまうので、１０〜５０Ｗ程度の低出力
が望ましい。
スパッタされてしまうので、１０〜５０Ｗ程度の低出力
が望ましい。
この様な酸素プラズマ照射を１〜５ｈｒ施す事によって
薄膜中に酸素が充分取り込まれ、結晶配向性も更に向上
し、従って高いＪ、値を有する酸化物超電導体薄膜が得
られる。
薄膜中に酸素が充分取り込まれ、結晶配向性も更に向上
し、従って高いＪ、値を有する酸化物超電導体薄膜が得
られる。
（作用〕
本発明方法においては、基板上に酸化物超電導体薄膜を
形成し、この薄膜を成膜温度程度の比較的低温で熱処理
した後、薄膜表面に酸素プラズマを照射しているので、
従来の様に熱処理時に薄膜の結晶配向性が失われる事が
無い、又熱処理時には薄膜内に取り込まれる酸素量は余
り多くないが、後工程の酸素プラズマ照射によって薄膜
内に充分な量の酸素が取り込まれると同時に結晶配向性
も更に向上し、従って高いＪ、値を有する酸化物超電導
体薄膜が得られる。
形成し、この薄膜を成膜温度程度の比較的低温で熱処理
した後、薄膜表面に酸素プラズマを照射しているので、
従来の様に熱処理時に薄膜の結晶配向性が失われる事が
無い、又熱処理時には薄膜内に取り込まれる酸素量は余
り多くないが、後工程の酸素プラズマ照射によって薄膜
内に充分な量の酸素が取り込まれると同時に結晶配向性
も更に向上し、従って高いＪ、値を有する酸化物超電導
体薄膜が得られる。
又熱処理温度が比較的低温であるので、熱処理時に基板
が損傷を受けにくく、得られた薄膜付基板はそのまま電
子デバイス等への応用も可能であ〔実施例】 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。
が損傷を受けにくく、得られた薄膜付基板はそのまま電
子デバイス等への応用も可能であ〔実施例】 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。
高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、ＭｇＯ基板
（温度ニア００℃）上にＹ Ｂ ａ ！ Ｃｕ ２０
Ｘ及びＢ １ｔｓｒ＊ｃａｘｃｕｓｏｘＴｉＪ膜を形成
し、第１表に示した温度で酸素気流中で２ｈｒ熱処理を
施した後、その表面に同じく第１表に示した条件で酸素
プラズマを照射した。
（温度ニア００℃）上にＹ Ｂ ａ ！ Ｃｕ ２０
Ｘ及びＢ １ｔｓｒ＊ｃａｘｃｕｓｏｘＴｉＪ膜を形成
し、第１表に示した温度で酸素気流中で２ｈｒ熱処理を
施した後、その表面に同じく第１表に示した条件で酸素
プラズマを照射した。
この様にして得られた酸化物超電導体薄膜について、結
晶配向性（Ｃ軸配向度）並びに臨界温度（Ｔｃ）、液体
窒素温度（７７Ｋ）での臨界電流密度（Ｊｃ）等の超電
導特性を測定してその結果を第１表に併記した。
晶配向性（Ｃ軸配向度）並びに臨界温度（Ｔｃ）、液体
窒素温度（７７Ｋ）での臨界電流密度（Ｊｃ）等の超電
導特性を測定してその結果を第１表に併記した。
尚Ｃ軸配向度はＸ線回折試験により所定の結晶面（Ｙ系
は（００６）面、Ｂｉ系は（００１０）面）からの回折
Ｘ線強度を成膜直後（！、）及び酸素プラズマ照射後（
１）に測定し、Ｔ／１．の値により評価した。
は（００６）面、Ｂｉ系は（００１０）面）からの回折
Ｘ線強度を成膜直後（！、）及び酸素プラズマ照射後（
１）に測定し、Ｔ／１．の値により評価した。
又比較の為酸化物超電導体薄膜の熱処理を従来の様に高
温で行ない、酸素プラズマ照射を行なわなかった場合に
ついても、同様な測定を行ない、その結果も第１表に併
記した。
温で行ない、酸素プラズマ照射を行なわなかった場合に
ついても、同様な測定を行ない、その結果も第１表に併
記した。
第１表から明らかな様に、本発明例品１〜５はいずれも
結晶配向性が向上しており、Ｔ３、Ｊｌ等の超電導特性
が比較例品１〜３に比べて優れている。一方従来の方法
により製造した比較例品１〜３は結晶配向性が悪くなっ
ており、ＴＣ，−ｒｃ辱も低い値しか得られていない。
結晶配向性が向上しており、Ｔ３、Ｊｌ等の超電導特性
が比較例品１〜３に比べて優れている。一方従来の方法
により製造した比較例品１〜３は結晶配向性が悪くなっ
ており、ＴＣ，−ｒｃ辱も低い値しか得られていない。
本発明方法によれば、臨界電流密度（Ｊｃ）が大きい酸
化物超電導体薄膜を得る事が出来、しかも成膜後の熱処
理を比較的低温で行なう事が出来るので、得られた薄膜
付基板はそのまま電子デバイス等への応用も可能となる
等、工業上顕著な効果を奏するものである。
化物超電導体薄膜を得る事が出来、しかも成膜後の熱処
理を比較的低温で行なう事が出来るので、得られた薄膜
付基板はそのまま電子デバイス等への応用も可能となる
等、工業上顕著な効果を奏するものである。
Claims (1)
- 基板上に酸化物超電導体薄膜を形成し、５００〜７００
℃の温度範囲内で熱処理した後、当該薄膜表面に酸素プ
ラズマを照射する事を特徴とする酸化物超電導体薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090235A JPH02270966A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090235A JPH02270966A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02270966A true JPH02270966A (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=13992832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090235A Pending JPH02270966A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02270966A (ja) |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090235A patent/JPH02270966A/ja active Pending
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