JPH0286014A - 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 - Google Patents
複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法Info
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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
本発明は複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に関す
るものである。より詳細には、高い超電導臨界温度（Ｔ
ｃ）と超電導臨界電流密度（Ｊｃ）とを有するタリウム
（Ｔ１）系の複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に
関するものである。
るものである。より詳細には、高い超電導臨界温度（Ｔ
ｃ）と超電導臨界電流密度（Ｊｃ）とを有するタリウム
（Ｔ１）系の複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に
関するものである。
従来の技術
電子の相転移であるといわれる超電導現象は、特定の条
件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性を
示す現象である。
件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性を
示す現象である。
超電導現象の代表的な応用分野であるエレクトロらクス
の分野では、各種の超電導素子が提案され、また開発さ
れている。代表的なものとしては、超電導材料どうしを
弱く接合した場合に、印加電流によって量子効果が巨視
的に現れるジョセフソン効果を利用した素子が挙げられ
る。また、トンネル接合型ジョセフソン素子は、超電導
材料のエネルギーギャップが小さいことから、極めて高
速な低電力消費のスイッチング素子として期待されてい
る。さらに、電磁波や磁場に対するジョセフソン効果が
正確な量子現象として現れることから、ジョセフソン素
子を磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサとし
て利用することも期待されている。また、超高速電子計
算機では、単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限界
に達してきているため、超電導素子の開発が要望されて
おり、さらに、電子回路の集積度が高くなるにつれて、
電流ロスの無い超電導材料を配線材料として用いること
が要望されている。しかし、様々な努力にもかかわらず
、超電導材料の超電導臨界温度Ｔｃは長期間に亘ってＮ
ｂ、Ｇｅの２３Ｋを越えることができなかった。
の分野では、各種の超電導素子が提案され、また開発さ
れている。代表的なものとしては、超電導材料どうしを
弱く接合した場合に、印加電流によって量子効果が巨視
的に現れるジョセフソン効果を利用した素子が挙げられ
る。また、トンネル接合型ジョセフソン素子は、超電導
材料のエネルギーギャップが小さいことから、極めて高
速な低電力消費のスイッチング素子として期待されてい
る。さらに、電磁波や磁場に対するジョセフソン効果が
正確な量子現象として現れることから、ジョセフソン素
子を磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサとし
て利用することも期待されている。また、超高速電子計
算機では、単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限界
に達してきているため、超電導素子の開発が要望されて
おり、さらに、電子回路の集積度が高くなるにつれて、
電流ロスの無い超電導材料を配線材料として用いること
が要望されている。しかし、様々な努力にもかかわらず
、超電導材料の超電導臨界温度Ｔｃは長期間に亘ってＮ
ｂ、Ｇｅの２３Ｋを越えることができなかった。
しかし、１９８６年に、ベドノーツおよびミューラー達
によって高いＴｃをもつ複合酸化物系の超電導材料が発
見されるに至って、高温超電導の可能性が大きく開けて
きた（Ｂｅｄｎｏｒｚ、 Ｍｔｆｌｌｅｒ、“Ｚ、 Ｐ
ｈｙｓ。
によって高いＴｃをもつ複合酸化物系の超電導材料が発
見されるに至って、高温超電導の可能性が大きく開けて
きた（Ｂｅｄｎｏｒｚ、 Ｍｔｆｌｌｅｒ、“Ｚ、 Ｐ
ｈｙｓ。
８６４ （１９８６） １８９″′）。
ベドノーツおよびミューラー達によって発見された酸化
物超電導体は（Ｌａ、 Ｂａ）２ＣｕＯｎで、この酸化
物超電導体は、Ｋ２ＮｉＦ、型酸化物と呼ばれるもので
、従来から知られていたペロブスカイト型超電導酸化物
と結晶構造が似ているが、そのＴ。は従来の超電導材料
に比べて飛躍的に高い約３０にという値である。
物超電導体は（Ｌａ、 Ｂａ）２ＣｕＯｎで、この酸化
物超電導体は、Ｋ２ＮｉＦ、型酸化物と呼ばれるもので
、従来から知られていたペロブスカイト型超電導酸化物
と結晶構造が似ているが、そのＴ。は従来の超電導材料
に比べて飛躍的に高い約３０にという値である。
更に、１９８７年２月には、チュー達によって９０にク
ラスの臨界温度を示すＹ １Ｂａ２Ｃｕｚ Ｏｔ−ｘで
表されるＢＹＣＯ系の複合酸化物が発見され（Ｐｈｙｓ
ｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ（５ｇ） ９．
ｐｐ９０８−９１０）、続いて、ＹＢＣＯよりも経時変
化が少なく、化学的に安定でＴｃが１００に以上のＢｉ
−３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ系（Ｊａｐ、 Ｊｏｕｌ。
ラスの臨界温度を示すＹ １Ｂａ２Ｃｕｚ Ｏｔ−ｘで
表されるＢＹＣＯ系の複合酸化物が発見され（Ｐｈｙｓ
ｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ（５ｇ） ９．
ｐｐ９０８−９１０）、続いて、ＹＢＣＯよりも経時変
化が少なく、化学的に安定でＴｃが１００に以上のＢｉ
−３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ系（Ｊａｐ、 Ｊｏｕｌ。
ｏｆ Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、 ２７．
Ｎｏ、 ２ （１９８８年２月）Ｌ２０９−Ｌ２
ｔｏ）およびＴｌ −Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ系（Ａｐｐ
ｌ、Ｐｈｙｓ。
Ｎｏ、 ２ （１９８８年２月）Ｌ２０９−Ｌ２
ｔｏ）およびＴｌ −Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ系（Ａｐｐ
ｌ、Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、 ５２ （２０） １６． Ｍａｙ １９８
８）の複合酸化物超電導体が発見されている。
８）の複合酸化物超電導体が発見されている。
これらの新しい複合酸化物系超電導材料の発見によって
、非低温超電導体実現の可能性が俄かに高まっている。
、非低温超電導体実現の可能性が俄かに高まっている。
これらの複合酸化物超電導体は、一般に、複合酸化物を
構成する成分元素の酸化物または炭酸塩の混合粉末を焼
結したバルク形状の焼結体として得られている。また、
薄膜に成膜する場合には、ＲＦスパッタリング、真空蒸
着、ＭＯ−ＣＶＤ等の蒸着法が一般に用いられている。
構成する成分元素の酸化物または炭酸塩の混合粉末を焼
結したバルク形状の焼結体として得られている。また、
薄膜に成膜する場合には、ＲＦスパッタリング、真空蒸
着、ＭＯ−ＣＶＤ等の蒸着法が一般に用いられている。
さらに、結晶中の酸素欠陥を調整するめに、一般には、
焼結後または成膜後に酸素雰囲気中で熱処理を行ってい
る。
焼結後または成膜後に酸素雰囲気中で熱処理を行ってい
る。
しかし、上記のＲＦスパッタリング、真空蒸着、ＭＯ−
ＣＶＤ等の蒸着法で成膜された従来のＴｌ系の複合酸化
物超電導体薄膜は、臨界電流密度Ｊｃが小さいため、臨
界温度Ｔｃが高くても実際の電子回路等として実用化す
ることができなかった。
ＣＶＤ等の蒸着法で成膜された従来のＴｌ系の複合酸化
物超電導体薄膜は、臨界電流密度Ｊｃが小さいため、臨
界温度Ｔｃが高くても実際の電子回路等として実用化す
ることができなかった。
発明が解決しようとする課題
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高い
臨界電流密度Ｊｃを有するＴｌ系の複合酸化物超電導材
料の薄膜と、その成膜方法を提供することにある。
臨界電流密度Ｊｃを有するＴｌ系の複合酸化物超電導材
料の薄膜と、その成膜方法を提供することにある。
課題を解決するだめの手段
本発明の提供する超電導体は、基板と、この基板上に形
成されたＴｌを含む複合酸化物超電導材料からなる超電
導薄膜とによって構成される超電導体において、上記超
電導薄膜が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶基板の（
１１０） 面上に形成されていることを特徴としてい
る。
成されたＴｌを含む複合酸化物超電導材料からなる超電
導薄膜とによって構成される超電導体において、上記超
電導薄膜が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶基板の（
１１０） 面上に形成されていることを特徴としてい
る。
また、本発明の第２の観点によって提供される上記超電
導薄膜の成膜方法は、基板上にＴｌを含む複合酸化物超
電導材料からなる超電導薄膜を蒸着法によって成膜する
方法において、上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ）単結晶基板の（１１０）面上に堆積させることを
特徴としている。
導薄膜の成膜方法は、基板上にＴｌを含む複合酸化物超
電導材料からなる超電導薄膜を蒸着法によって成膜する
方法において、上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ）単結晶基板の（１１０）面上に堆積させることを
特徴としている。
上記の複合酸化物超電導薄膜は、特に、Ｔｌ、 Ｂａ、
ＣａおよびＣｕの複合酸化物薄膜であるのが好ましい。
ＣａおよびＣｕの複合酸化物薄膜であるのが好ましい。
上記の蒸着法としては、ＲＦスパッタリング、真空蒸着
、ＭＯ−ＣＶＤ等の物理的蒸着法および化学的蒸着法の
任意の蒸着法を用いることができる。
、ＭＯ−ＣＶＤ等の物理的蒸着法および化学的蒸着法の
任意の蒸着法を用いることができる。
この蒸着法で用いられる蒸着源は、Ｔｌと、８ａと、Ｃ
ａと、Ｃｕの単体元素および／または化合物によって構
成することができる。すなわち、酸素の存在下で、Ｔ１
、Ｂａ、ＣａおよびＣｕを蒸着することによって、これ
ら元素の複合酸化物超電導薄膜が基板上に堆積される。
ａと、Ｃｕの単体元素および／または化合物によって構
成することができる。すなわち、酸素の存在下で、Ｔ１
、Ｂａ、ＣａおよびＣｕを蒸着することによって、これ
ら元素の複合酸化物超電導薄膜が基板上に堆積される。
蒸着源におけるこれらの元素Ｔｌ、Ｂａ５ＣａおよびＣ
ｕの原子比は、各元素の蒸着率、揮発度を考慮して、基
板上で所望の超電導複合酸化物の組成となるように調節
する。
ｕの原子比は、各元素の蒸着率、揮発度を考慮して、基
板上で所望の超電導複合酸化物の組成となるように調節
する。
本発明の一実施例では、蒸着源が以下のようにして調節
される。すなわち、先ず最初にＢａ、 ＣａおよびＣｕ
を含む化合物、例えば、Ｂａ５ＣａおよびＣｕの酸化物
、炭酸塩、フッ化物等の混合粉末を予め予備焼結してお
き、次いで、得られた予備焼結粉末にＴｌの化合物、例
えば、Ｔｌの酸化物、炭酸塩等の粉末を混合した混合粉
末を蒸着源とする。この混合粉末はスパッタリングのタ
ーゲットとして用いることができる。
される。すなわち、先ず最初にＢａ、 ＣａおよびＣｕ
を含む化合物、例えば、Ｂａ５ＣａおよびＣｕの酸化物
、炭酸塩、フッ化物等の混合粉末を予め予備焼結してお
き、次いで、得られた予備焼結粉末にＴｌの化合物、例
えば、Ｔｌの酸化物、炭酸塩等の粉末を混合した混合粉
末を蒸着源とする。この混合粉末はスパッタリングのタ
ーゲットとして用いることができる。
本発明の他の実施例では、上記元素Ｔｌ、３ａＸ（：ａ
およびＣｕの単体元素および／または化合物、例えばフ
ッ化物を、Ｋセル、電子ビーム等によって蒸発させるこ
とができる。この場合、酸素は蒸着雰囲気に供給するこ
とができる。
およびＣｕの単体元素および／または化合物、例えばフ
ッ化物を、Ｋセル、電子ビーム等によって蒸発させるこ
とができる。この場合、酸素は蒸着雰囲気に供給するこ
とができる。
一般に、上記酸素の供給は、Ｔｌ、 Ｂａ５Ｃａ、 Ｃ
ｕの酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で蒸着雰囲気に供
給するか、および／または、気体の酸素を蒸着雰囲気に
別に供給することによって行うことができる。
ｕの酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で蒸着雰囲気に供
給するか、および／または、気体の酸素を蒸着雰囲気に
別に供給することによって行うことができる。
本発明の複合酸化物超電導薄膜は、下記一般式：％式％
（ここで、ｍ、 ｎＳＰ、 Ｘおよびｙは下記範囲を満
たす数である； ６≦ｍ≦１０、 ４≦ｎ≦８、 ｐ ＝ ５＋ｍ＋ｎ。
たす数である； ６≦ｍ≦１０、 ４≦ｎ≦８、 ｐ ＝ ５＋ｍ＋ｎ。
０ 〈ｘ く１、−２≦ｙ ≦＋２）
で表される組成を有するのが好ましい。
上記各元素の原子比としては、下記の範囲を選択するの
がさらに好ましい： （ｉ） ７５ｍ ≦９、 ５ ≦ ｎ ≦７．０．４ ＜ Ｘ
＜ ０．６ ６５ｍ ≦７、 ４ ≦ｎ ≦５． ０．２ ＜ Ｘ ＜ ０．４ または、 （ｉ ｉ ｉ） ９≦ｍ≦ＩＯ１７≦ｎ≦８． ０．５ ＜ Ｘ ＜ ０．７゜ 本発明の複合酸化物超電導薄膜を成膜する場合には、成
膜時の基板温度を４００℃以下にするのが好ましい。ま
た、成膜後に酸素およびＴ１蒸気中で熱処理を行うのが
好ましい。この熱処理は、室温から１〜ｂ 加熱し、その温度を１０分間〜１００時間維持し、その
後１〜ｂ ことが好ましい。
がさらに好ましい： （ｉ） ７５ｍ ≦９、 ５ ≦ ｎ ≦７．０．４ ＜ Ｘ
＜ ０．６ ６５ｍ ≦７、 ４ ≦ｎ ≦５． ０．２ ＜ Ｘ ＜ ０．４ または、 （ｉ ｉ ｉ） ９≦ｍ≦ＩＯ１７≦ｎ≦８． ０．５ ＜ Ｘ ＜ ０．７゜ 本発明の複合酸化物超電導薄膜を成膜する場合には、成
膜時の基板温度を４００℃以下にするのが好ましい。ま
た、成膜後に酸素およびＴ１蒸気中で熱処理を行うのが
好ましい。この熱処理は、室温から１〜ｂ 加熱し、その温度を１０分間〜１００時間維持し、その
後１〜ｂ ことが好ましい。
作用
従来、Ｔｌ −Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ系の複合酸化物超電
導薄膜を成膜する場合には、ＭｇＯ単結晶基板の（１０
０）面上に成膜していた。従来の方法で成膜されたＴｌ
Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ系の複合酸化物超電導体薄膜も１０
０に以上の高いＴｃを示したが、Ｊｃは、高くても１０
、０００ Ａ ／ ｃｄ程度であり、実用性が低かった
。
導薄膜を成膜する場合には、ＭｇＯ単結晶基板の（１０
０）面上に成膜していた。従来の方法で成膜されたＴｌ
Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ系の複合酸化物超電導体薄膜も１０
０に以上の高いＴｃを示したが、Ｊｃは、高くても１０
、０００ Ａ ／ ｃｄ程度であり、実用性が低かった
。
本発明者達は、上記の複合酸化物超電導体薄膜をＭｇＯ
単結晶基板の（１１０） 面上に成膜することにより
、Ｊｃが大幅に向上することを発見した。
単結晶基板の（１１０） 面上に成膜することにより
、Ｊｃが大幅に向上することを発見した。
本発明者達の実験結果によると、Ｔｌ −Ｂａ −（：
ａ −Ｃｕ系の複合酸化物超電導体薄膜をＭｇＯ単結晶
基板の（ｉｌＯ） 面上に成膜した場合には、ＭｇＯ
単結晶基板の（１００） 面上に成膜した場合に較べ
て、析出物の発生が少なくなり、組織がより均一となる
。
ａ −Ｃｕ系の複合酸化物超電導体薄膜をＭｇＯ単結晶
基板の（ｉｌＯ） 面上に成膜した場合には、ＭｇＯ
単結晶基板の（１００） 面上に成膜した場合に較べ
て、析出物の発生が少なくなり、組織がより均一となる
。
薄膜中に生じるこれらの析出物は、電流の流れを阻害す
る物質で構成されていると考えられる。本発明の薄膜の
場合には、この析出物がほとんどなくなることによって
、Ｊｃが大幅に向上したものと考えられる。
る物質で構成されていると考えられる。本発明の薄膜の
場合には、この析出物がほとんどなくなることによって
、Ｊｃが大幅に向上したものと考えられる。
既に述べたように、本発明超電導薄膜を蒸着法で成膜す
る場合には、成膜時の基板温度を４００℃以下にするこ
とが必要である。基板温度が４００℃を越えると、複合
酸化物超電導体薄膜中の析出物量が増加し、その結果、
ＴｃとＪｃが低下する。
る場合には、成膜時の基板温度を４００℃以下にするこ
とが必要である。基板温度が４００℃を越えると、複合
酸化物超電導体薄膜中の析出物量が増加し、その結果、
ＴｃとＪｃが低下する。
また、成膜後に酸素およびＴｌ蒸気中で熱処理を行うの
が好ましいが、この熱処理は、室温から１〜ｂ その温度を１０分間〜１００時間維持し、その後、１〜
ｂ 操作するのが好ましい。この熱処理により、薄膜を構成
する複合酸化物超電導薄膜の組織の均一化が促進される
とともに、複合酸化物結晶中の酸素欠陥が適正化される
。この熱処理も上記の範囲を外れるとその効果が薄れ、
甚だしい場合には、却って薄膜の超電導特性を悪化させ
る。
が好ましいが、この熱処理は、室温から１〜ｂ その温度を１０分間〜１００時間維持し、その後、１〜
ｂ 操作するのが好ましい。この熱処理により、薄膜を構成
する複合酸化物超電導薄膜の組織の均一化が促進される
とともに、複合酸化物結晶中の酸素欠陥が適正化される
。この熱処理も上記の範囲を外れるとその効果が薄れ、
甚だしい場合には、却って薄膜の超電導特性を悪化させ
る。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明の技術
的範囲はこれらの実施例に何等制限されるものではない
。
的範囲はこれらの実施例に何等制限されるものではない
。
実施例１
本発明の方法に基づいて、ＲＦマグネトロンスパッタリ
ング法で、Ｔｌ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系複合酸化物超電
導体薄膜を作製した。
ング法で、Ｔｌ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系複合酸化物超電
導体薄膜を作製した。
ターゲットとして、市販のＢａＣＯ３粉末と、市販のＣ
ａＣＯ３粉末と、市販のＣｕＯ粉末とをＢａと、Ｃａと
、Ｃｕとの原子比Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕが２：２ ＋３と
なるように混合した混合粉末を８２０℃で８時間焼結し
て得たＢａ−Ｃａ−Ｃｕ−０複合酸化物の粉末に、さら
に、市販のＴ１．０３粉末を混合して、原子比Ｔｌ ：
Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕが１＋２ ：２ ：３となる
ようにした混合粉末ターゲットを用いた。
ａＣＯ３粉末と、市販のＣｕＯ粉末とをＢａと、Ｃａと
、Ｃｕとの原子比Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕが２：２ ＋３と
なるように混合した混合粉末を８２０℃で８時間焼結し
て得たＢａ−Ｃａ−Ｃｕ−０複合酸化物の粉末に、さら
に、市販のＴ１．０３粉末を混合して、原子比Ｔｌ ：
Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕが１＋２ ：２ ：３となる
ようにした混合粉末ターゲットを用いた。
他の成膜条件は下記の通りである：
基板 ： ＭｇＯ単結晶（１１０）面ス
パッタリングガス：Ａｒと０２の混合気体０２／ （Ａ
ｒ ＋ ０２） ０．２ （体積比）スパッタ
リング圧カニ ２ ｘｔｏ ”Ｔｏｒｒ基板温度
：２００℃ 高周波電力 ： ５０Ｗ （０，６４Ｗ／ｃｄ
）薄膜の厚さがｇ、 ｏｏｏ人となるまで成膜した後、
酸素とＴｌとを含む気流中で熱処理を行った。この熱処
理は、室温から昇温速度３℃／分で９００℃まで加熱し
、その温度を１時間維持した後、３℃／分の降温速度で
室温まで冷却した。
パッタリングガス：Ａｒと０２の混合気体０２／ （Ａ
ｒ ＋ ０２） ０．２ （体積比）スパッタ
リング圧カニ ２ ｘｔｏ ”Ｔｏｒｒ基板温度
：２００℃ 高周波電力 ： ５０Ｗ （０，６４Ｗ／ｃｄ
）薄膜の厚さがｇ、 ｏｏｏ人となるまで成膜した後、
酸素とＴｌとを含む気流中で熱処理を行った。この熱処
理は、室温から昇温速度３℃／分で９００℃まで加熱し
、その温度を１時間維持した後、３℃／分の降温速度で
室温まで冷却した。
得られた薄膜の組成は、Ｔｌ ：Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕ
の原子比が２ ：２ ：２ ：３であった。
の原子比が２ ：２ ：２ ：３であった。
比較例として、＋ＪｇＯ単結晶基板の成膜面を（１００
）面に代えた以外は、上記実施例と同一ターゲット且つ
同一条件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した
。
）面に代えた以外は、上記実施例と同一ターゲット且つ
同一条件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した
。
両方の複合酸化物超電導体薄膜の超電導臨界温度および
超電導臨界電流密度を測定し、また、走査型電子顕微鏡
で薄膜の表面を観察した。
超電導臨界電流密度を測定し、また、走査型電子顕微鏡
で薄膜の表面を観察した。
また、本発明で成膜した複合酸化物超電導体薄膜と、比
較例の薄膜の超電導臨界温度（超電導状態が始まる温度
Ｔｃｏおよび完全な超電導状態になる温度Ｔｃ１）およ
び７７Ｋにおける超電導臨界電流密度は表１に示しであ
る。
較例の薄膜の超電導臨界温度（超電導状態が始まる温度
Ｔｃｏおよび完全な超電導状態になる温度Ｔｃ１）およ
び７７Ｋにおける超電導臨界電流密度は表１に示しであ
る。
実施例２
実施例１と同じ操作を繰り返したが、ターゲットの原子
比Ｔｌ ：８ａ ：Ｃａ ：Ｃｕをｌ：２ ：ｌ
：２とした。
比Ｔｌ ：８ａ ：Ｃａ ：Ｃｕをｌ：２ ：ｌ
：２とした。
得られた薄膜の原子比Ｔｌ ：Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕは
２：２二１：２であった。
２：２二１：２であった。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で測
定した。結果は表１にまとめて示しである。
定した。結果は表１にまとめて示しである。
実施例３
本発明の方法に基づいて、同時真空蒸着法で、Ｔｌ −
Ｂａ −Ｃａ−［：ｕ系複合酸化物超電導体薄膜を作製
した。
Ｂａ −Ｃａ−［：ｕ系複合酸化物超電導体薄膜を作製
した。
蒸着源としては、市販の金属Ｔｌ、金属Ｃａ、金属Ｃｕ
およびＢａＦ２を用い、金属Ｔ１、金属Ｃａおよび金属
Ｃｕはにセルを用いて、また、ＢａＦ、は電子銃を用い
てそれぞれ蒸発させた。その他の成膜条件は下記の通り
である： 基板 ： ＭｇＯ単結晶（１１０）面酸
素分圧 ： ２ ＸＩＯ’Ｔｏｒｒ基板温度
：３００℃ 成膜速度 ：５Ａ／秒 薄膜の厚さが８．０００人となるまで成膜した後、酸素
およびＴｌ蒸気中で熱処理を行った。この熱処理は、室
温から昇温速度３℃／分で９００℃まで加熱し、その温
度を１時間維持した後、３℃／分の降温速度で室温まで
冷却した。
およびＢａＦ２を用い、金属Ｔ１、金属Ｃａおよび金属
Ｃｕはにセルを用いて、また、ＢａＦ、は電子銃を用い
てそれぞれ蒸発させた。その他の成膜条件は下記の通り
である： 基板 ： ＭｇＯ単結晶（１１０）面酸
素分圧 ： ２ ＸＩＯ’Ｔｏｒｒ基板温度
：３００℃ 成膜速度 ：５Ａ／秒 薄膜の厚さが８．０００人となるまで成膜した後、酸素
およびＴｌ蒸気中で熱処理を行った。この熱処理は、室
温から昇温速度３℃／分で９００℃まで加熱し、その温
度を１時間維持した後、３℃／分の降温速度で室温まで
冷却した。
得られた薄膜の組成は、Ｔｉ ：Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕ
の原子比が２：２ ＋２ ：３であった。
の原子比が２：２ ＋２ ：３であった。
比較例として、ＭｇＯ単結晶基板の成膜面を（１００３
面に代えた以外は、上記実施例と同−蒸着源且つ同一条
件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
面に代えた以外は、上記実施例と同−蒸着源且つ同一条
件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で測
定した。結果は表１にまとめて示しである。
定した。結果は表１にまとめて示しである。
る。
表１
実施例４
実施例３と同じ操作を繰り返したが、蒸発手段をコント
ロールして、ＣａとＣｕの蒸発量を減少させ、得られた
薄膜での原子比Ｔｌ ：Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕが２：２
：１：２となるようにした。
ロールして、ＣａとＣｕの蒸発量を減少させ、得られた
薄膜での原子比Ｔｌ ：Ｂａ ：Ｃａ ：Ｃｕが２：２
：１：２となるようにした。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で測
定した。結果は表１にまとめて示してあ（注） Ｊｃ
： Ａ／ｅ＋＋ｆ、７７にこの結果は、本発明のＴｌ
−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系複合酸化物超電導薄膜は従来の
ものより飛躍的に大きな超電導臨界電流密度Ｊｃを示す
ことを証明している。
定した。結果は表１にまとめて示してあ（注） Ｊｃ
： Ａ／ｅ＋＋ｆ、７７にこの結果は、本発明のＴｌ
−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系複合酸化物超電導薄膜は従来の
ものより飛躍的に大きな超電導臨界電流密度Ｊｃを示す
ことを証明している。
また、走査型電子顕微鏡の観察結果より本発明の方法で
作製した薄膜は、明らかに析出物が少なく、組織が均一
である。これからも本発明の効果が確認できる。
作製した薄膜は、明らかに析出物が少なく、組織が均一
である。これからも本発明の効果が確認できる。
発明の効果
本発明のＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系複合酸化物超電導薄
膜の超電導臨界電流密度Ｊｃは従来よりも飛躍的に高い
。本発明の超電導薄膜は、薄膜素子、例えばジョセフソ
ン素子と呼ばれるマチイソ−（！Ｊａ ｔ ｉ ５ｏｏ
）のスイッチング素子やアナツカ−（Ａｎａｃｋｅｒ）
のメモリー素子、さらには超電導量子干渉計（ＳＱＵＩ
Ｄ）などに利用することができる。
膜の超電導臨界電流密度Ｊｃは従来よりも飛躍的に高い
。本発明の超電導薄膜は、薄膜素子、例えばジョセフソ
ン素子と呼ばれるマチイソ−（！Ｊａ ｔ ｉ ５ｏｏ
）のスイッチング素子やアナツカ−（Ａｎａｃｋｅｒ）
のメモリー素子、さらには超電導量子干渉計（ＳＱＵＩ
Ｄ）などに利用することができる。
特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (2)
- （１）基板と、この基板上に形成されたＴｌを含む複合
酸化物超電導材料からなる超電導薄膜とによって構成さ
れる超電導体において、 上記超電導薄膜が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶基
板の｛１１０｝面上に形成されていることを特徴とする
超電導体。 - （２）Ｔｌを含む複合酸化物超電導材料からなる超電導
薄膜を蒸着法によって基板上に成膜する方法において、 上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶基
板の｛１１０｝面上に堆積させることを特徴とする方法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14941488 | 1988-06-17 | ||
| JP63-149414 | 1988-06-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286014A true JPH0286014A (ja) | 1990-03-27 |
Family
ID=15474597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1154254A Pending JPH0286014A (ja) | 1988-06-17 | 1989-06-16 | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US4997813A (ja) |
| EP (2) | EP0347335B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0286014A (ja) |
| AU (2) | AU606807B2 (ja) |
| CA (2) | CA1336556C (ja) |
| DE (2) | DE68921253T2 (ja) |
| HK (1) | HK87196A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU615014B2 (en) * | 1987-02-17 | 1991-09-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting thin film and wire and a process for producing the same |
| JPH0286014A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
| JP2664070B2 (ja) * | 1988-08-29 | 1997-10-15 | 住友電気工業株式会社 | 複合酸化物超電導薄膜の作製方法 |
| US6156707A (en) * | 1992-05-20 | 2000-12-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing superconducting microwave component substrate |
| JP2939530B2 (ja) * | 1996-11-29 | 1999-08-25 | 工業技術院長 | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物薄膜の結晶成長法 |
| KR20040050458A (ko) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | 크리스탈솔루션 (주) | 단결정 산화마그네슘의 처리 방법 |
| WO2014172131A2 (en) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Drexel University | Methods of forming perovskite films |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4925829A (en) * | 1987-05-26 | 1990-05-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for preparing thin film of compound oxide superconductor by ion beam techniques |
| EP0298866B1 (en) * | 1987-07-06 | 1996-05-01 | Sumitomo Electric Industries Limited | A superconducting thin film and a method for preparing the same |
| DE3889024T2 (de) * | 1987-07-13 | 1994-10-13 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Dünnschicht. |
| EP0299879B1 (en) * | 1987-07-17 | 1994-06-08 | Sumitomo Electric Industries Limited | A superconducting thin film and a method for preparing the same |
| DE3889160T2 (de) * | 1987-07-27 | 1994-11-03 | Sumitomo Electric Industries | Supraleitender Dünnfilm und Verfahren, um diesen zu präparieren. |
| KR900017216A (ko) * | 1988-04-30 | 1990-11-15 | 나까하라 쯔네오 | 초전도체 박막을 가지는 반도체 기판과 그 제조 방법 |
| JPH0286014A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1154254A patent/JPH0286014A/ja active Pending
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- 1989-06-19 EP EP89401725A patent/EP0347336B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1989-06-19 US US07/367,732 patent/US4996190A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-04 US US07/663,451 patent/US5114906A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-16 HK HK87196A patent/HK87196A/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| AU3660289A (en) | 1989-12-21 |
| DE68921253T2 (de) | 1995-10-19 |
| EP0347335A3 (en) | 1990-05-02 |
| HK87196A (en) | 1996-05-24 |
| CA1336557C (en) | 1995-08-08 |
| EP0347336A2 (en) | 1989-12-20 |
| CA1336556C (en) | 1995-08-08 |
| US4997813A (en) | 1991-03-05 |
| US5114906A (en) | 1992-05-19 |
| EP0347335B1 (en) | 1995-12-27 |
| EP0347335A2 (en) | 1989-12-20 |
| EP0347336B1 (en) | 1995-02-22 |
| DE68921253D1 (de) | 1995-03-30 |
| AU3660389A (en) | 1989-12-21 |
| DE68925239T2 (de) | 1996-09-19 |
| EP0347336A3 (en) | 1990-04-25 |
| US4996190A (en) | 1991-02-26 |
| AU606807B2 (en) | 1991-02-14 |
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