JPH02271905A - 酸化物超電導薄膜のアニール法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜のアニール法Info
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- JPH02271905A JPH02271905A JP1091338A JP9133889A JPH02271905A JP H02271905 A JPH02271905 A JP H02271905A JP 1091338 A JP1091338 A JP 1091338A JP 9133889 A JP9133889 A JP 9133889A JP H02271905 A JPH02271905 A JP H02271905A
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- 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。
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
本発明は酸化物高温超電導薄膜のアニール法に関するも
のであり、その結晶性を改善することによりその特性を
向上させ、さらに平滑な表面を利用して形成する超電導
素子の形成に利用できる酸化物超電導薄膜のアニール法
に関するものである。
のであり、その結晶性を改善することによりその特性を
向上させ、さらに平滑な表面を利用して形成する超電導
素子の形成に利用できる酸化物超電導薄膜のアニール法
に関するものである。
従来の技術
超電導体として、Ａ１５型２元化合物である窒化ニオブ
（Ｎ ｂ Ｎ）やゲルマニウムニオブ（Ｎｂ３Ｇｅ）な
どが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度は
高々２４にであった。一方、ペロブスカイト系３元化合
物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−Ｌａ−Ｃ
ｕ−０系の高温超電導体が提案された（ジエー・ジー・
デンドルッ。
（Ｎ ｂ Ｎ）やゲルマニウムニオブ（Ｎｂ３Ｇｅ）な
どが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度は
高々２４にであった。一方、ペロブスカイト系３元化合
物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−Ｌａ−Ｃ
ｕ−０系の高温超電導体が提案された（ジエー・ジー・
デンドルッ。
ケイ・エイ・ミュラー、ラフイト・シュリフト・フユア
・フィジーク・ベーーコンデンスド・マダー 第６４巻
、第１８９頁〜第１９３頁（１９８６年） （，１，Ｇ
、Ｄｅｎｄｏｒｚａｎｄ Ｋ、Ａ、Ｍｕｌｌｅｒ、
Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈｙｓｉｋ Ｂ−
Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ、 ｆｉｌ、１８
９〜＋９３ （１９８６）） ）。
・フィジーク・ベーーコンデンスド・マダー 第６４巻
、第１８９頁〜第１９３頁（１９８６年） （，１，Ｇ
、Ｄｅｎｄｏｒｚａｎｄ Ｋ、Ａ、Ｍｕｌｌｅｒ、
Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈｙｓｉｋ Ｂ−
Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ、 ｆｉｌ、１８
９〜＋９３ （１９８６）） ）。
さらに、近年発見された酸化物超電導体の中には、その
超電導遷移温度が液体窒素温度（７７，３１０を越える
ものがあり、超電導体の応用分野を大きく広げるものと
思われる。特にＢｉＦ−状構造複合酸化物により形成さ
れたＢ １−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏ系の超電導体は、
１００Ｋ以上の超電導転移温度を示すことも発見された
（エイチ・マエダ、ワイ・タナカ、エム・フクトミ、テ
ィー・アサノ、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス。
超電導遷移温度が液体窒素温度（７７，３１０を越える
ものがあり、超電導体の応用分野を大きく広げるものと
思われる。特にＢｉＦ−状構造複合酸化物により形成さ
れたＢ １−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏ系の超電導体は、
１００Ｋ以上の超電導転移温度を示すことも発見された
（エイチ・マエダ、ワイ・タナカ、エム・フクトミ、テ
ィー・アサノ、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス。
第２７巻、第１２０９頁〜第２１０頁（１９８８年）
（）１．Ｍａｅｄａ。
（）１．Ｍａｅｄａ。
Ｙ、Ｔａｎａｋａ、Ｍ、Ｆｕｋｕｔｏｍｉ ａｎｄ Ｔ
、Ａｓａｎｏ、 ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 訂、Ｌ２
０９〜２１０（＋９８８）） ）。 最近ではＴｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料が１２０ Ｋ以上で超電
導転移を示すことが報告されており、Ｂｉ系と共に層状
構造複合酸化物であることがわかっている（セット・セ
ット・ジエン、エイ・エム・ヘルマン、ネイチャー、第
３３２巻、第１３８頁〜第１３９頁（１９８８年） （
Ｚ、Ｚ、５ｈｅｎ３ａｎｄ Ａ、Ｍ、）ｌｅｒｍａｎｎ
、 Ｌｅｔｔｅｒ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ、 ３Ｊ１
２．１３８〜＋３９ （＋９８８）） ）。
、Ａｓａｎｏ、 ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 訂、Ｌ２
０９〜２１０（＋９８８）） ）。 最近ではＴｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料が１２０ Ｋ以上で超電
導転移を示すことが報告されており、Ｂｉ系と共に層状
構造複合酸化物であることがわかっている（セット・セ
ット・ジエン、エイ・エム・ヘルマン、ネイチャー、第
３３２巻、第１３８頁〜第１３９頁（１９８８年） （
Ｚ、Ｚ、５ｈｅｎ３ａｎｄ Ａ、Ｍ、）ｌｅｒｍａｎｎ
、 Ｌｅｔｔｅｒ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ、 ３Ｊ１
２．１３８〜＋３９ （＋９８８）） ）。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元化合物より、より有望な特性が期
待される。
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元化合物より、より有望な特性が期
待される。
発明が解決しようとする課題
この様な高温超電導体を薄膜化する場合に、良好な超電
導特性を実現するためには、この薄膜の結晶性を改善し
なければならない。今のところ薄膜を形成した後、基体
温度を高温に上げることにより、これを実現する試みが
なされている。しかしながらこの様な基体加熱によるア
ニールの方法は、結晶粒の成長を生じさせる。薄膜の表
面はこの粒構造を反映して凸凹が生じるので、超電導素
子に必要とされるサブミクロンの寸法領域で、素子を形
成するために必要なｙ＆細加工ができるようなものでは
ない。さらにこの様な基体上に、均一に単結晶育成させ
るための膜形成条件は、装置の構成等による制約が大き
く、大面積において再現性よく良好な超電導特性を示す
薄膜を得ることは難しい。特に現在最も高い超電導臨界
温度を示すＴ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ −０，あるいは
Ｂ１−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料は８５０℃以上の
高温プロセスを必要とし、作製温度を下げた超電導薄膜
の形成はまだ実現されておらず、今のところ平滑な平面
を持ち、かつ超電導特性を示す薄膜は得られていないと
いう問題点がある。
導特性を実現するためには、この薄膜の結晶性を改善し
なければならない。今のところ薄膜を形成した後、基体
温度を高温に上げることにより、これを実現する試みが
なされている。しかしながらこの様な基体加熱によるア
ニールの方法は、結晶粒の成長を生じさせる。薄膜の表
面はこの粒構造を反映して凸凹が生じるので、超電導素
子に必要とされるサブミクロンの寸法領域で、素子を形
成するために必要なｙ＆細加工ができるようなものでは
ない。さらにこの様な基体上に、均一に単結晶育成させ
るための膜形成条件は、装置の構成等による制約が大き
く、大面積において再現性よく良好な超電導特性を示す
薄膜を得ることは難しい。特に現在最も高い超電導臨界
温度を示すＴ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ −０，あるいは
Ｂ１−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料は８５０℃以上の
高温プロセスを必要とし、作製温度を下げた超電導薄膜
の形成はまだ実現されておらず、今のところ平滑な平面
を持ち、かつ超電導特性を示す薄膜は得られていないと
いう問題点がある。
本発明は−Ｆ記の問題点に鑑み、良好な特性を有する酸
化物超電導薄膜を得る方法を提供するものである。
化物超電導薄膜を得る方法を提供するものである。
課題を解決するための１段
上記の問題点を解決するために、本発明の酸化物超電導
薄膜のアニール法は、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気
中において、少なくとも亜酸化窒素あるいは硫化窒素を
含むガスを導入し、酸化物超電導薄膜を部分的に加熱し
、前記加熱部分を所定の速度で移動させて行なうもので
ある。
薄膜のアニール法は、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気
中において、少なくとも亜酸化窒素あるいは硫化窒素を
含むガスを導入し、酸化物超電導薄膜を部分的に加熱し
、前記加熱部分を所定の速度で移動させて行なうもので
ある。
作用
本発明は、少なくとも酸素を含む雰囲気中において、少
なくとも亜酸化窒素あるいは硫化窒素を含むガスを導入
し、さらに酸化物超電導薄膜を部分的に加熱することに
よって、所望の酸化物超電導ｉ膜を構成する金属元素の
酸化を促進させることによって、結晶性を向上させ、さ
らに前記の加熱部分を所定の速度で移動させることによ
って、横方向の結晶成長が促進され、とくに結晶粒のサ
イズが従来に比べて増大することが期待されろことから
、臨界電流密度の増大と薄膜表面の平滑化が可能である
。
なくとも亜酸化窒素あるいは硫化窒素を含むガスを導入
し、さらに酸化物超電導薄膜を部分的に加熱することに
よって、所望の酸化物超電導ｉ膜を構成する金属元素の
酸化を促進させることによって、結晶性を向上させ、さ
らに前記の加熱部分を所定の速度で移動させることによ
って、横方向の結晶成長が促進され、とくに結晶粒のサ
イズが従来に比べて増大することが期待されろことから
、臨界電流密度の増大と薄膜表面の平滑化が可能である
。
実施例
酸化物超電導体として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｂ １−
５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０、ＴＩ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
などが代表的な材料である。これらの材料はバルクにお
いてはそれぞれの材料を構成する金属元素の酸化物もし
くは炭酸化物の粉体を混ぜ合わせ、その後プレスし成形
し、９００〜１０００℃の酸素ガスもしくは空気中でア
ニールを施すことによって得られる。本発明者らは、こ
のアニール雰囲気中に少なくとも亜酸化窒素あるいは硫
化窒素を含むガスを混入した時、焼成体の均一性が増し
、超電導特性が広範囲にわたって均一になることを発見
した。ここでは例としてＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
についての実施例を述べる。
５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０、ＴＩ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
などが代表的な材料である。これらの材料はバルクにお
いてはそれぞれの材料を構成する金属元素の酸化物もし
くは炭酸化物の粉体を混ぜ合わせ、その後プレスし成形
し、９００〜１０００℃の酸素ガスもしくは空気中でア
ニールを施すことによって得られる。本発明者らは、こ
のアニール雰囲気中に少なくとも亜酸化窒素あるいは硫
化窒素を含むガスを混入した時、焼成体の均一性が増し
、超電導特性が広範囲にわたって均一になることを発見
した。ここでは例としてＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
についての実施例を述べる。
基体温度８００℃以下でこれらの超電導薄膜を構成する
それぞれの元素単体、あるいは化合物を蒸発源として、
酸素を含むガス中で交互に蒸着し、基体上に周期的に積
層させる。この蒸着において、各々の蒸発源からの蒸着
レートを調整すると、積層周期に対応して臨界温度１０
０に以上の相が出現することがわかった。基体温度が特
に５００〜８００℃の場合には１００Ｋ以上の臨界温度
の相の結晶性が良好なものが形成し得ることを発見した
。この様にして酸化物超電導薄膜を形成する。
それぞれの元素単体、あるいは化合物を蒸発源として、
酸素を含むガス中で交互に蒸着し、基体上に周期的に積
層させる。この蒸着において、各々の蒸発源からの蒸着
レートを調整すると、積層周期に対応して臨界温度１０
０に以上の相が出現することがわかった。基体温度が特
に５００〜８００℃の場合には１００Ｋ以上の臨界温度
の相の結晶性が良好なものが形成し得ることを発見した
。この様にして酸化物超電導薄膜を形成する。
超電導薄膜を構成するそれぞれの元素単体、あるいは化
合物を周期的に積層させる方法としては、いくつか考え
られる。一般に、ＭＢＥ装置あるいは多源のＥＢ蒸着装
置で蒸発源の前を閏閉シャッタで制御したり、気相成長
法で形成する際にガスの種類を切り替えたりすることに
より、周期的積層を達成することができる。プラズマ放
電、あるいはレーザを用いたスパッタリング法によって
も良好な積層膜形成が可能であるが、この場合、スパッ
タ中の高い酸素ガス圧、スパッタ放電などが、Ｂｉ層状
構造複合酸化物の１００Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形
成に都合がよいと考えられる。
合物を周期的に積層させる方法としては、いくつか考え
られる。一般に、ＭＢＥ装置あるいは多源のＥＢ蒸着装
置で蒸発源の前を閏閉シャッタで制御したり、気相成長
法で形成する際にガスの種類を切り替えたりすることに
より、周期的積層を達成することができる。プラズマ放
電、あるいはレーザを用いたスパッタリング法によって
も良好な積層膜形成が可能であるが、この場合、スパッ
タ中の高い酸素ガス圧、スパッタ放電などが、Ｂｉ層状
構造複合酸化物の１００Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形
成に都合がよいと考えられる。
第１図にＢ １−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電
導薄膜形成に使□用したスパッタリング装置の概要図を
示す。第１図において、スパッタリングターゲットはＢ
Ｉ２０３ターゲット１５と５ｒＣａＣｕ２ターゲツ）１
６の２つのターゲットが真空容器内に設置されており、
両ターゲット１５．１６それぞれにおいてスパッタされ
た粒子がＭｇＯよりなる基体１１に向かうようにされて
いる。まず最初に真空装置内にＡｒおよび酸素ガスを導
入して放電させ、スパッタ条件を設定する。Ｂｉ２Ｏ３
ターゲット１５と５ｒＣａＣｕ２ターゲツト１６をスパ
ッタし、ヒータ１２により７００℃に設定した基体１１
の表面への薄膜形成をＢ１，４！−族およびＣｕ元素を
表面に付着させることより始める。この場合スパッタ条
件の設定、およびシャッタ１３の使用により薄膜の組成
をＢｉ系酸化物超電導体の化学量論比に合わせてＢ ｉ
−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜を形成する
。つまりシャッタの回転時間、および各ターゲットのス
パッタ電力を調整してこれを実現する。このような方法
により５００人の膜厚のＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
酸化物超電導薄膜を形成した。前記薄膜は超電導転移温
度がｌｌ０Ｋを示すが、抵抗が完全にゼロになるのは４
０〜５０に程度であり、その再現性もよくない。さらに
前記薄膜を酸素雰囲気中において、８５０℃、５時間の
アニールを施した結果、ゼロ抵抗温度は１００Ｋを示し
た。
導薄膜形成に使□用したスパッタリング装置の概要図を
示す。第１図において、スパッタリングターゲットはＢ
Ｉ２０３ターゲット１５と５ｒＣａＣｕ２ターゲツ）１
６の２つのターゲットが真空容器内に設置されており、
両ターゲット１５．１６それぞれにおいてスパッタされ
た粒子がＭｇＯよりなる基体１１に向かうようにされて
いる。まず最初に真空装置内にＡｒおよび酸素ガスを導
入して放電させ、スパッタ条件を設定する。Ｂｉ２Ｏ３
ターゲット１５と５ｒＣａＣｕ２ターゲツト１６をスパ
ッタし、ヒータ１２により７００℃に設定した基体１１
の表面への薄膜形成をＢ１，４！−族およびＣｕ元素を
表面に付着させることより始める。この場合スパッタ条
件の設定、およびシャッタ１３の使用により薄膜の組成
をＢｉ系酸化物超電導体の化学量論比に合わせてＢ ｉ
−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜を形成する
。つまりシャッタの回転時間、および各ターゲットのス
パッタ電力を調整してこれを実現する。このような方法
により５００人の膜厚のＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
酸化物超電導薄膜を形成した。前記薄膜は超電導転移温
度がｌｌ０Ｋを示すが、抵抗が完全にゼロになるのは４
０〜５０に程度であり、その再現性もよくない。さらに
前記薄膜を酸素雰囲気中において、８５０℃、５時間の
アニールを施した結果、ゼロ抵抗温度は１００Ｋを示し
た。
さらに上記のスパッタリング法により形成したＢ ｉ
−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を第２図
に示すように酸素と亜酸化窒素を導入した真空容器内に
配置し、この容器の外側に設置したＣＯ２レーザからの
レーザ光２２を走査してＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
酸化物超電導薄膜２１上に照射した。そしてこのＢ１−
３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜２１を毎分１
ｃｍの速さでレーザ光２２の走査方向と直角方向に移動
させた。第３図において、 （ａ）はＢ１−５ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜のスパッタリングによる
薄膜作製時の結晶構造概略図、 （ｂ）はＢ ｉ −３
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜のレーザ光を
照射してアニールした部分の結晶構造概略図を示す。薄
膜作製時は５ｒ−０，Ｃａ−０，Ｃｕ−０が混ざり合っ
ているが、アニールを施すことによって、各元素がきれ
いに配列し、（ｂ）のような層状構造を示す。一般に第
３図（ｂ）に示すようなきれいな層状の構造を持ち、超
電導転移温度１００Ｋを示す超電導層は８５０〜９００
℃の酸素ガスによるアニール処理によっても得られるが
、酸素ガスに亜酸化窒素（Ｎ ２０ ）ガスを添加し、
レーザ光によってＢ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化
物超電導薄膜を部分的に加熱し、この加熱部分を移動さ
せることによって、超電導転移温度には差が見られなか
ったが、臨界電流密度が上昇することを本発明者らは発
見した。このレーザ光の代わりに電子ビームの走査、あ
るいは赤外線ランプ光を基体表面に線状に集光させるこ
とにより同様のアニールが可能となる。更に高周波加熱
やストリップヒータを用いてもよい。但し、電子ビーム
による加熱の場合には、基体は真空容器内に設置し、前
述のガスの導入は行なわない。これらの方法により加熱
部の層状構造複合酸化物超電導薄膜が溶融し、前記加熱
部を移動させたとき、酸化物超電導薄膜の冷却部が単結
晶化する。完全に溶融させない場合でも、層状構造複合
酸化物超電導薄膜形成中に生じた結晶構造の不整や、超
電導特性に影響を与える結晶欠陥、あるいは結晶粒界の
格子不整や不純物などの超電導特性に対する影響を改善
することが出来る。
−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を第２図
に示すように酸素と亜酸化窒素を導入した真空容器内に
配置し、この容器の外側に設置したＣＯ２レーザからの
レーザ光２２を走査してＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
酸化物超電導薄膜２１上に照射した。そしてこのＢ１−
３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜２１を毎分１
ｃｍの速さでレーザ光２２の走査方向と直角方向に移動
させた。第３図において、 （ａ）はＢ１−５ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜のスパッタリングによる
薄膜作製時の結晶構造概略図、 （ｂ）はＢ ｉ −３
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜のレーザ光を
照射してアニールした部分の結晶構造概略図を示す。薄
膜作製時は５ｒ−０，Ｃａ−０，Ｃｕ−０が混ざり合っ
ているが、アニールを施すことによって、各元素がきれ
いに配列し、（ｂ）のような層状構造を示す。一般に第
３図（ｂ）に示すようなきれいな層状の構造を持ち、超
電導転移温度１００Ｋを示す超電導層は８５０〜９００
℃の酸素ガスによるアニール処理によっても得られるが
、酸素ガスに亜酸化窒素（Ｎ ２０ ）ガスを添加し、
レーザ光によってＢ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化
物超電導薄膜を部分的に加熱し、この加熱部分を移動さ
せることによって、超電導転移温度には差が見られなか
ったが、臨界電流密度が上昇することを本発明者らは発
見した。このレーザ光の代わりに電子ビームの走査、あ
るいは赤外線ランプ光を基体表面に線状に集光させるこ
とにより同様のアニールが可能となる。更に高周波加熱
やストリップヒータを用いてもよい。但し、電子ビーム
による加熱の場合には、基体は真空容器内に設置し、前
述のガスの導入は行なわない。これらの方法により加熱
部の層状構造複合酸化物超電導薄膜が溶融し、前記加熱
部を移動させたとき、酸化物超電導薄膜の冷却部が単結
晶化する。完全に溶融させない場合でも、層状構造複合
酸化物超電導薄膜形成中に生じた結晶構造の不整や、超
電導特性に影響を与える結晶欠陥、あるいは結晶粒界の
格子不整や不純物などの超電導特性に対する影響を改善
することが出来る。
なお、本発明によるアニール法において、酸素を完全に
Ｎ２０に置き換えたときも同様な結果が得られた。ざら
にＮｅｏガスを添加したときには、アニールの温度が６
００〜８００℃と、Ｎ２０添加なしの時に比べて低い温
度のアニールによっても良好なり１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導薄膜の層状結晶構造が得られること
を本発明者らは併せて発見した。この効果の機構の詳細
については、未だ解明されていないが、Ｎ ２０の熱解
離温度が約４００℃と低く、熱解離後形成される励起さ
れた酸素ラジカルが結晶化、金属元素の酸化を促進し、
結晶粒を大きく育成させているのではないかと考えられ
る。
Ｎ２０に置き換えたときも同様な結果が得られた。ざら
にＮｅｏガスを添加したときには、アニールの温度が６
００〜８００℃と、Ｎ２０添加なしの時に比べて低い温
度のアニールによっても良好なり１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導薄膜の層状結晶構造が得られること
を本発明者らは併せて発見した。この効果の機構の詳細
については、未だ解明されていないが、Ｎ ２０の熱解
離温度が約４００℃と低く、熱解離後形成される励起さ
れた酸素ラジカルが結晶化、金属元素の酸化を促進し、
結晶粒を大きく育成させているのではないかと考えられ
る。
さらに、硫化窒素（Ｎ２Ｓ）ガスを酸素ガスに添加して
、アニール処理を施したときにも、Ｎ２０ガスの時と同
様な効果が得られた。なお、このときには酸素に対する
Ｎ２Ｓの圧力比率が０．０５〜１．０の範囲で良好な結
晶構造、超電導特性を有するＢＩＳｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系酸化物超電導薄膜が得られることを本発明者らは確認
した。
、アニール処理を施したときにも、Ｎ２０ガスの時と同
様な効果が得られた。なお、このときには酸素に対する
Ｎ２Ｓの圧力比率が０．０５〜１．０の範囲で良好な結
晶構造、超電導特性を有するＢＩＳｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系酸化物超電導薄膜が得られることを本発明者らは確認
した。
なお、この種の材料が層状構造を持っていることから、
横方向、すなわち基体面と平行の方向に結晶が成長しや
すいことから、本発明が、Ｃｕ−０層を含む層状構造酸
化物の酸化物超電導薄膜に対して特に有効であることも
確認した。
横方向、すなわち基体面と平行の方向に結晶が成長しや
すいことから、本発明が、Ｃｕ−０層を含む層状構造酸
化物の酸化物超電導薄膜に対して特に有効であることも
確認した。
発明の効果
以上のように本発明の酸化物超電導薄膜のアニール法に
よる単結晶育成方法により、Ｂ ｉ −５ｒＣａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導薄膜に代表される材料において、大
面積で再現性よく良好な超電導特性を示す薄膜を得るこ
とが可能となる。そしてサブミクロンの超微細加工も容
易に実現することができ、各種の超電導デバイスの形成
が容易となりその工業的な価値は大きい。
よる単結晶育成方法により、Ｂ ｉ −５ｒＣａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導薄膜に代表される材料において、大
面積で再現性よく良好な超電導特性を示す薄膜を得るこ
とが可能となる。そしてサブミクロンの超微細加工も容
易に実現することができ、各種の超電導デバイスの形成
が容易となりその工業的な価値は大きい。
第１図は本発明の酸化物超電導薄膜を形成するために使
用される複数のターゲットとシャッタにより構成される
スパッタリング装置の模式図、第２図は本発明のアニー
ル法の一実施例を示す模式図、第３図は本発明のアニー
ル法による酸化物超電導薄膜の構造変化を示す模式図で
ある。 １１・・・・基体、 １２・・争・ヒータ、 １３・・
φ・シャッタ、１４・・・・スリット、 １５・・・・
Ｂｉ２Ｏ：＋ターゲ・ント、１６・φ・拳５ｒＣａＣｕ
２ターゲ・ント、２１・・・・Ｂ １−８ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物超電導薄膜、２２・・・・レーザ光。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 Ｏ＠・
用される複数のターゲットとシャッタにより構成される
スパッタリング装置の模式図、第２図は本発明のアニー
ル法の一実施例を示す模式図、第３図は本発明のアニー
ル法による酸化物超電導薄膜の構造変化を示す模式図で
ある。 １１・・・・基体、 １２・・争・ヒータ、 １３・・
φ・シャッタ、１４・・・・スリット、 １５・・・・
Ｂｉ２Ｏ：＋ターゲ・ント、１６・φ・拳５ｒＣａＣｕ
２ターゲ・ント、２１・・・・Ｂ １−８ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物超電導薄膜、２２・・・・レーザ光。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 Ｏ＠・
Claims (4)
- （１）少なくとも酸素ガスを含む雰囲気中において、少
なくとも亜酸化窒素あるいは硫化窒素を含むガスを導入
し、酸化物超電導薄膜を部分的に加熱し、前記加熱部を
所定の速度で移動させることを特徴とする酸化物超電導
薄膜のアニール法。 - （２）酸化物超電導薄膜の部分的な加熱を、レーザ光や
電子ビームの走査による線状照射、あるいは集光赤外光
、高周波加熱、もしくはストリップヒータによる線状加
熱により行ない、前記酸化物超電導薄膜に対して前記線
状加熱部を相対的に移動させることを特徴とする請求項
１に記載の酸化物超電導薄膜のアニール法。 - （３）酸化物超電導薄膜の部分的な加熱を、線状加熱源
に加えて、面状加熱源により同時に基体を加熱しながら
行なうことを特徴とする請求項２に記載の酸化物超電導
薄膜のアニール法。 - （４）酸化物超電導薄膜が、少なくともＣｕ−Ｏ層を含
む層状構造酸化物であることを特徴とする請求項１、２
もしくは３に記載の酸化物超電導薄膜のアニール法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091338A JPH02271905A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 酸化物超電導薄膜のアニール法 |
| DE69028030T DE69028030T2 (de) | 1989-04-11 | 1990-04-10 | Methode zum Ausheilen eines Dünnschichtsupraleiters |
| EP90106813A EP0392437B1 (en) | 1989-04-11 | 1990-04-10 | Method for annealing thin film superconductors |
| US08/238,339 US5527767A (en) | 1989-04-11 | 1994-05-05 | Method for annealing thin film superconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091338A JPH02271905A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 酸化物超電導薄膜のアニール法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02271905A true JPH02271905A (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=14023642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091338A Pending JPH02271905A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 酸化物超電導薄膜のアニール法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02271905A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02271913A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体のアニール法 |
| JP2024092867A (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-08 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン電池用正極活物質、正極材料、正極、固体電池、ナトリウムイオン電池用正極活物質及びリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01160888A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | ビームを用いた局部熱処理方法 |
| JPH01164781A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | ビームを用いた局部熱処理方法 |
| JPH02271913A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体のアニール法 |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1091338A patent/JPH02271905A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01160888A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | ビームを用いた局部熱処理方法 |
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| JPH02271913A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体のアニール法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02271913A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体のアニール法 |
| JP2024092867A (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-08 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン電池用正極活物質、正極材料、正極、固体電池、ナトリウムイオン電池用正極活物質及びリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法 |
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