JPH0316920A - 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0316920A JPH0316920A JP1151806A JP15180689A JPH0316920A JP H0316920 A JPH0316920 A JP H0316920A JP 1151806 A JP1151806 A JP 1151806A JP 15180689 A JP15180689 A JP 15180689A JP H0316920 A JPH0316920 A JP H0316920A
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- 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)
- Physical Vapour Deposition (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ｉｔ，ＩＯＯＫ以上の高臨界温度が期待されるビ
スマスを含む酸化物超電導体の薄膜の製造方法に関する
ものである。
スマスを含む酸化物超電導体の薄膜の製造方法に関する
ものである。
従来の技術
高温超電導体として、Ａ１５型２元系化合物として窒化
ニオプ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオプ（Ｎｂ＊Ｇｅ）
などが知られていた力曳 これらの材料の超電導転移温
度はたかだか２４Ｋであっ九 一方、ペロブスカイト系
３元化合物（よ さらに高い転移温度が期待さｔ′ＬＢ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された ［
シゞエイ・シゞ−・へ゛′トゝノルツ アント８ ケー
・工−・ミュラー、（ツァイトシュリフト・７ユア・７
イシゝ−ク ヘ゛一） 一 コンテゝンスト マタ
ー （Ｊ．Ｇ．Ｂｅｄｎｏｒｚ ａｎｄ Ｋ．Ａ．
Ｍｕｌｌｅｒ ． （Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ Ｆ
ａｒＰｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍ
ａｔｔｅｒ，ｖｏ１．６４，１８９−１９３（１９８６
））上 さらに Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料がＩＯＯ
Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［エイチ・マ
エタ′゛、エム・フクトミ アントゝ ティー・アサバ
シ゛ヤハ゜ニースゝ・シゝヤーナル・才７″・ア７゜ラ
イド・フィシ”７クス）（Ｈ，Ｍａｅｄａ， Ｙ，Ｔ
ａｎａｋａ， Ｍ，Ｆｕｋｕｔｏｍｉａｎｄ Ｔ．
Ａｓａｎｏ， （Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏ
ｌ， ２７， Ｌ２０９−２１０（１９８８）） ］。
ニオプ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオプ（Ｎｂ＊Ｇｅ）
などが知られていた力曳 これらの材料の超電導転移温
度はたかだか２４Ｋであっ九 一方、ペロブスカイト系
３元化合物（よ さらに高い転移温度が期待さｔ′ＬＢ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された ［
シゞエイ・シゞ−・へ゛′トゝノルツ アント８ ケー
・工−・ミュラー、（ツァイトシュリフト・７ユア・７
イシゝ−ク ヘ゛一） 一 コンテゝンスト マタ
ー （Ｊ．Ｇ．Ｂｅｄｎｏｒｚ ａｎｄ Ｋ．Ａ．
Ｍｕｌｌｅｒ ． （Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ Ｆ
ａｒＰｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍ
ａｔｔｅｒ，ｖｏ１．６４，１８９−１９３（１９８６
））上 さらに Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料がＩＯＯ
Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［エイチ・マ
エタ′゛、エム・フクトミ アントゝ ティー・アサバ
シ゛ヤハ゜ニースゝ・シゝヤーナル・才７″・ア７゜ラ
イド・フィシ”７クス）（Ｈ，Ｍａｅｄａ， Ｙ，Ｔ
ａｎａｋａ， Ｍ，Ｆｕｋｕｔｏｍｉａｎｄ Ｔ．
Ａｓａｎｏ， （Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏ
ｌ， ２７， Ｌ２０９−２１０（１９８８）） ］。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではない力丈
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元系化合物より、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元系化合物より、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
しかしながら、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料（
よ 現在の技術では主として焼結という過程でしか形成
できないたへ セラミックの粉末あるいはブロックの形
状でしか得られない。一方、この種の材料を実用化する
場合、薄膜状に加工することが強く要望されている力丈
従来の技術では良好な超電導特性を有する薄膜作製は
難しいものであっ九 その原因の一つとして、Ｂｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系物質における結晶相の多様性が挙
げられる。Ｂｉ系物質には 隣接する酸化ビスマス層間
に挟まれた層に存在するＣｕ−○面数が異なり、 しか
も超電導転移温度の異なるいくつかの相が存在する。従
って複数の相が混在し易く、特に転移温度が高い相を薄
膜の形態で再現性良く達或するのは困難であっｔラ
このためこの種の薄膜でＩＯＯＫ程度の超電導転移温度
を実現するのは非常に難しいものとされてぃあ またこ
の種の物質の臨界温度は１０５Ｋ程度が限度であり、液
体窒素温度での安定な使用のためにはさらに転移温度の
高温化が望まれていた本発明（よ このような従来技術
の課題を解決することを目的とする。
よ 現在の技術では主として焼結という過程でしか形成
できないたへ セラミックの粉末あるいはブロックの形
状でしか得られない。一方、この種の材料を実用化する
場合、薄膜状に加工することが強く要望されている力丈
従来の技術では良好な超電導特性を有する薄膜作製は
難しいものであっ九 その原因の一つとして、Ｂｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系物質における結晶相の多様性が挙
げられる。Ｂｉ系物質には 隣接する酸化ビスマス層間
に挟まれた層に存在するＣｕ−○面数が異なり、 しか
も超電導転移温度の異なるいくつかの相が存在する。従
って複数の相が混在し易く、特に転移温度が高い相を薄
膜の形態で再現性良く達或するのは困難であっｔラ
このためこの種の薄膜でＩＯＯＫ程度の超電導転移温度
を実現するのは非常に難しいものとされてぃあ またこ
の種の物質の臨界温度は１０５Ｋ程度が限度であり、液
体窒素温度での安定な使用のためにはさらに転移温度の
高温化が望まれていた本発明（よ このような従来技術
の課題を解決することを目的とする。
課題を解決するための手段
第］の本発明の酸化物超電導薄膜（よ 主体成分が少な
くともビスマス（Ｂ１）、銅（Ｃｕ）、およびアルカリ
土類（ＩＩａ族）を含むビスマス酸化物層状構造物質の
結晶構造において、隣接する酸化ビスマスまたは酸化ビ
スマスを主体とする層の間の、酸化銅（Ｃｕ−０）の面
の数の異なる結晶構造の薄膜力文 交互に積層された構
造を持つことを特徴とするものである。
くともビスマス（Ｂ１）、銅（Ｃｕ）、およびアルカリ
土類（ＩＩａ族）を含むビスマス酸化物層状構造物質の
結晶構造において、隣接する酸化ビスマスまたは酸化ビ
スマスを主体とする層の間の、酸化銅（Ｃｕ−０）の面
の数の異なる結晶構造の薄膜力文 交互に積層された構
造を持つことを特徴とするものである。
さらに第２の本発明の酸化物超電導薄膜の製造方法は
基体上に 少なくともＢｊを含む第１の酸化物と少なく
とも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む第２の酸
化物とを周期的に積層させて形成する酸化物薄膜と、少
なくともＢｉを含む前記第１の酸化物と前記第２の層と
は厚みの異なる少なくとも銅およびアルカリ土類（Ｉ
Ｉ ａ族）を含む酸化物を周期的に積層させて形戊する
酸化物薄膜とを、交互に積層させて得ることを特徴とす
るものである。
基体上に 少なくともＢｊを含む第１の酸化物と少なく
とも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む第２の酸
化物とを周期的に積層させて形成する酸化物薄膜と、少
なくともＢｉを含む前記第１の酸化物と前記第２の層と
は厚みの異なる少なくとも銅およびアルカリ土類（Ｉ
Ｉ ａ族）を含む酸化物を周期的に積層させて形戊する
酸化物薄膜とを、交互に積層させて得ることを特徴とす
るものである。
作用
第１の本発明において、安定なＢｉ２０ａ （ｒＪＩ．
化ビスマス）層またはこれを主体とした層で挟まれた結
晶構造を持つＢｉ系酸化物層状物質において、異なる結
晶相すなわち隣接する酸化ビスマス層間の厚みの異なる
相の境界を、Ｂｉ２０２酸化膜層で共用させて交互に積
層した構造をとると、両者を安定に存在させ得る。しか
も前記構造をとらせることにより、積層させるもとの相
自身の超電導転移温度を越える転移温度力上 積層構造
をとらせることにより実現される。
化ビスマス）層またはこれを主体とした層で挟まれた結
晶構造を持つＢｉ系酸化物層状物質において、異なる結
晶相すなわち隣接する酸化ビスマス層間の厚みの異なる
相の境界を、Ｂｉ２０２酸化膜層で共用させて交互に積
層した構造をとると、両者を安定に存在させ得る。しか
も前記構造をとらせることにより、積層させるもとの相
自身の超電導転移温度を越える転移温度力上 積層構造
をとらせることにより実現される。
さらに第２の本発明においては上記構造を達戊するたべ
少なくともＢ１を含む酸化物と、少なくとも銅および
アルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを、周期的に
積層させて分子レベルの制御による薄膜の作製を行なし
＼ その際に 少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩ
ａ族）を含む酸化物の層の厚さを結晶相に応じて変化さ
せるという方法で、所望の結晶相の積層膜を再現性良く
得られる。
少なくともＢ１を含む酸化物と、少なくとも銅および
アルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを、周期的に
積層させて分子レベルの制御による薄膜の作製を行なし
＼ その際に 少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩ
ａ族）を含む酸化物の層の厚さを結晶相に応じて変化さ
せるという方法で、所望の結晶相の積層膜を再現性良く
得られる。
実施例
以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
実施例ｌ
第１図法 本実施例で用いた二元マグネトロンスパッタ
装置内部の概略図であり、 １１はＢｉターゲット、
１２はＳｒ−Ｃａ−Ｃｕターゲット、 １３はシャッタ
ー、 １４はアパーチャー、 １５は基体 １６は基体
加熱用ヒーターを示す。 ２個の金属ターゲット１１、
１２を、第１図に示すように配置させ１， すなわ
％ ｌ＋ｌｇＯ（１００）基体１５に焦点を結ぶよう
に各ターゲットが約３０゜傾いて設置されている。ター
ゲットの前方には回転するシャッター１３があり、その
中′に設けられたアパーチャ−１４の回転をパルスモー
ターで制御することにより、ＢｉとＳｒＣａＣｕターゲ
ットが周期的に基板と対面する。
装置内部の概略図であり、 １１はＢｉターゲット、
１２はＳｒ−Ｃａ−Ｃｕターゲット、 １３はシャッタ
ー、 １４はアパーチャー、 １５は基体 １６は基体
加熱用ヒーターを示す。 ２個の金属ターゲット１１、
１２を、第１図に示すように配置させ１， すなわ
％ ｌ＋ｌｇＯ（１００）基体１５に焦点を結ぶよう
に各ターゲットが約３０゜傾いて設置されている。ター
ゲットの前方には回転するシャッター１３があり、その
中′に設けられたアパーチャ−１４の回転をパルスモー
ターで制御することにより、ＢｉとＳｒＣａＣｕターゲ
ットが周期的に基板と対面する。
アルゴン・酸素（１： １）混合雰囲気３Ｐａのガス
中で各ターゲットのスパッタリングを行なうことにより
、それぞれの酸化物層が周期的に積層されていく。基体
１５をヒーター１６で約７００℃に加熱して、戒膜を行
なっｔも 本実施例で番ヨ 各ターゲットのシャッタ
ーの開口時間を６０秒一定とヒ スバッタ電流を変化さ
せて実験し氾 まず単一相ができる条件を探索した 各
ターゲットの人力電流をＢｉ： ５０ ｍＡ，Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ： ３００ ｍＡとして周期的に積層すること
により、Ｃ軸長が３０人で隣接する酸化ビスマス層の間
にＣｕ−０面が２面挿入された結晶構造（Ｄ，ｃ軸配向
膜が得られたことが確認された この物質は８０Ｋ程度
の超電導転移温度を持つことが知られている。また 各
ターゲットの入力電流着Ｂｉ： ５０ ｍＡ，Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ： ４００ ｍＡとして周期的に積層すること
により、 Ｃ軸長が３６人で隣接する酸化ビスマス層の
間にＣｕ−０面が３面挿入された結晶構造ｑ Ｃ軸配向
膜が得られたことが確認された この物質は１０５Ｋ程
度の超電導転移温度を持つことが知られている。次にＳ
’ｒ−Ｃａ’−Ｃｕターゲットの入力電流を周期的に変
化させて、ＣｕＯ面の２面構造 ３面構造をそれぞれ約
１５０ん１８０人ずつ交互に積層させた このときの構
造を模式的に第２図に未す。第２図において、 ２ｌは
Ｃｕ−０２面構造の欣 ２２はＣｕ−０３面構造の膜を
せルコとにより、Ｂｉｔ０２層２３の間（７） Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０層の厚さが変わって薄い層２４及び厚い
層２５が作り分けられることによりＣｕ−０面数の異な
る結晶構造の形成が制御卒へ これらの交互の積層が
達或されることが判る。このようにして作製された膜厚
２０００人の３つの薄膜について、特性を評価した な
お特性測定の前に 超電導性出現を確実にするたム 酸
素雰囲気中において８５０℃の熱処理を５時間施した
薄膜の抵抗の温度特性を第３図に示す。第３図において
、特性３１はＣ＋．＋−０２面構造の薄脱 特性３２は
Ｃｕ−０ ３面構造の薄風 特性３３はＳｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕターゲットの入力電流を周期的に変化させて作ったＣ
ｕ−０ ２面構造と３面構造の積層膜である。特性３ｌ
においてはゼロ抵抗温度が約７（ＩＫと見積ら外 ２面
構造セラミックスと同．学の特性が出ていることが確認
される。また特性３２においてもゼロ抵抗温度が約１０
０Ｋと見積られ３面構造セラミックスと同様の特性が出
ているこ？が確認される。ところがこの２面構造と３面
構造を積層した膜の特性３３（よ 本来の単一構造の超
電導特性を卓越したものとなっており、ゼロ抵抗温度■
も１１０Ｋと向上していｔラ すなわ板 本発明者ら
は積層構造をとらせることにより、以外にも超電導転移
温度（ゼロ抵抗温度）が上昇すること？見いだし氾 こ
の効果の詳細な理由については未だ不明”である力交
上■記構造の積層膜の場合、各々の膜の界面を酸化ビス
マスの層（Ｂｉ＊Ｏａ）で共用させているた幽鼻常に急
４で熱的にも安定な境界を保ったまま積層構造が実現さ
れ この構造が超電導機構１となんら■かの変化を引き
起こしたもの１２に鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタした
とき、基体１５の温度が上記実施例よりも約１００℃低
くてＬ−上記実澁例牛同等な結果が得ξれることも併せ
て見いだした −Ｑ− １〇一 発させ、基体上にＢｉ−０→Ｓｒ−Ｃｕ−０→Ｃａ−Ｃ
ｕ−０−＊ Ｓｒ−ＣｕＯ−＋Ｂｉ−０の順で周期的に
積層させた場合、 （実施例ｌ）に示した積層構造作製
方法より極めて制御性良く、安定した膜質の、しかも膜
表面が極めて平坦なＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導
薄膜が得られることを見いだした Ｂｉ−０， Ｓｒ−Ｃｕ−０， Ｃａ−Ｃｕ−０を周期
的に積層させる方法として（よ いくつか考えられる。
中で各ターゲットのスパッタリングを行なうことにより
、それぞれの酸化物層が周期的に積層されていく。基体
１５をヒーター１６で約７００℃に加熱して、戒膜を行
なっｔも 本実施例で番ヨ 各ターゲットのシャッタ
ーの開口時間を６０秒一定とヒ スバッタ電流を変化さ
せて実験し氾 まず単一相ができる条件を探索した 各
ターゲットの人力電流をＢｉ： ５０ ｍＡ，Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ： ３００ ｍＡとして周期的に積層すること
により、Ｃ軸長が３０人で隣接する酸化ビスマス層の間
にＣｕ−０面が２面挿入された結晶構造（Ｄ，ｃ軸配向
膜が得られたことが確認された この物質は８０Ｋ程度
の超電導転移温度を持つことが知られている。また 各
ターゲットの入力電流着Ｂｉ： ５０ ｍＡ，Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ： ４００ ｍＡとして周期的に積層すること
により、 Ｃ軸長が３６人で隣接する酸化ビスマス層の
間にＣｕ−０面が３面挿入された結晶構造ｑ Ｃ軸配向
膜が得られたことが確認された この物質は１０５Ｋ程
度の超電導転移温度を持つことが知られている。次にＳ
’ｒ−Ｃａ’−Ｃｕターゲットの入力電流を周期的に変
化させて、ＣｕＯ面の２面構造 ３面構造をそれぞれ約
１５０ん１８０人ずつ交互に積層させた このときの構
造を模式的に第２図に未す。第２図において、 ２ｌは
Ｃｕ−０２面構造の欣 ２２はＣｕ−０３面構造の膜を
せルコとにより、Ｂｉｔ０２層２３の間（７） Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０層の厚さが変わって薄い層２４及び厚い
層２５が作り分けられることによりＣｕ−０面数の異な
る結晶構造の形成が制御卒へ これらの交互の積層が
達或されることが判る。このようにして作製された膜厚
２０００人の３つの薄膜について、特性を評価した な
お特性測定の前に 超電導性出現を確実にするたム 酸
素雰囲気中において８５０℃の熱処理を５時間施した
薄膜の抵抗の温度特性を第３図に示す。第３図において
、特性３１はＣ＋．＋−０２面構造の薄脱 特性３２は
Ｃｕ−０ ３面構造の薄風 特性３３はＳｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕターゲットの入力電流を周期的に変化させて作ったＣ
ｕ−０ ２面構造と３面構造の積層膜である。特性３ｌ
においてはゼロ抵抗温度が約７（ＩＫと見積ら外 ２面
構造セラミックスと同．学の特性が出ていることが確認
される。また特性３２においてもゼロ抵抗温度が約１０
０Ｋと見積られ３面構造セラミックスと同様の特性が出
ているこ？が確認される。ところがこの２面構造と３面
構造を積層した膜の特性３３（よ 本来の単一構造の超
電導特性を卓越したものとなっており、ゼロ抵抗温度■
も１１０Ｋと向上していｔラ すなわ板 本発明者ら
は積層構造をとらせることにより、以外にも超電導転移
温度（ゼロ抵抗温度）が上昇すること？見いだし氾 こ
の効果の詳細な理由については未だ不明”である力交
上■記構造の積層膜の場合、各々の膜の界面を酸化ビス
マスの層（Ｂｉ＊Ｏａ）で共用させているた幽鼻常に急
４で熱的にも安定な境界を保ったまま積層構造が実現さ
れ この構造が超電導機構１となんら■かの変化を引き
起こしたもの１２に鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタした
とき、基体１５の温度が上記実施例よりも約１００℃低
くてＬ−上記実澁例牛同等な結果が得ξれることも併せ
て見いだした −Ｑ− １〇一 発させ、基体上にＢｉ−０→Ｓｒ−Ｃｕ−０→Ｃａ−Ｃ
ｕ−０−＊ Ｓｒ−ＣｕＯ−＋Ｂｉ−０の順で周期的に
積層させた場合、 （実施例ｌ）に示した積層構造作製
方法より極めて制御性良く、安定した膜質の、しかも膜
表面が極めて平坦なＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導
薄膜が得られることを見いだした Ｂｉ−０， Ｓｒ−Ｃｕ−０， Ｃａ−Ｃｕ−０を周期
的に積層させる方法として（よ いくつか考えられる。
一般に ＭＢＥ装置あるいは多元のＥＢ蒸着装置で蒸発
源の前を開閉シャッターで制御したり、気相戒長法で作
製する際にガスの種類を切り替えたりすることにより、
周期的積層を達戊することができる。しかしこの種の非
常に薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向き
とされていｔも この理由（よ或膜中のガス圧の高さ
に起因する不純物の混入およびエネルギーの高い粒子に
よるダメージと考えられている。しかしながら、本発明
者ら（上 このＢｌ系酸化物超電導体に対してスパッタ
リングにより異なる薄い層の積層を行なったとこム 意
外にも良好な積層膜作製が可能なことを発見した ス１
１ バッタ中の高い酸素ガス圧およびスパッタ放電力丈Ｂｉ
系の１００Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形成に都合がよ
いためではないかと考えられる。
源の前を開閉シャッターで制御したり、気相戒長法で作
製する際にガスの種類を切り替えたりすることにより、
周期的積層を達戊することができる。しかしこの種の非
常に薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向き
とされていｔも この理由（よ或膜中のガス圧の高さ
に起因する不純物の混入およびエネルギーの高い粒子に
よるダメージと考えられている。しかしながら、本発明
者ら（上 このＢｌ系酸化物超電導体に対してスパッタ
リングにより異なる薄い層の積層を行なったとこム 意
外にも良好な積層膜作製が可能なことを発見した ス１
１ バッタ中の高い酸素ガス圧およびスパッタ放電力丈Ｂｉ
系の１００Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形成に都合がよ
いためではないかと考えられる。
スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法として（戴
組成分布を設けた１ヶのスパッタリングターゲットの
放電位置を周期的に制御するという方法がある力文 組
或の異なる複数個のターゲッ１・のスパッタリングとい
う方法を用いると比較的簡単に達或することができる。
組成分布を設けた１ヶのスパッタリングターゲットの
放電位置を周期的に制御するという方法がある力文 組
或の異なる複数個のターゲッ１・のスパッタリングとい
う方法を用いると比較的簡単に達或することができる。
この場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周
期的に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッタ
ーを設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作
製することができる。また基板を周期的運動させて各々
のターゲットの上を移動させる方法でも作製が可能であ
る。レーザースパッタあるいはイオンビームスパッタを
用いた場合に（よ 複数個のターゲットを周期運動させ
てビームの照射するターゲットを周期的に変えれば 周
期的積層膜が実現される。このように複数個のターゲッ
トを用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢｉ系酸
化物の１２− 周期的積層が作製可能となる。
期的に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッタ
ーを設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作
製することができる。また基板を周期的運動させて各々
のターゲットの上を移動させる方法でも作製が可能であ
る。レーザースパッタあるいはイオンビームスパッタを
用いた場合に（よ 複数個のターゲットを周期運動させ
てビームの照射するターゲットを周期的に変えれば 周
期的積層膜が実現される。このように複数個のターゲッ
トを用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢｉ系酸
化物の１２− 周期的積層が作製可能となる。
実施例２
第４図に本実施例で用いた３元マグネトロンスパッタ装
置の概略図を示ｉ−． 第４図において、４ｌはＢｉ
ターゲット、 ４２はＳｒＣｕ合金ターゲット、４３は
ＣａＣｕ合金ターゲット、 ４４はシャッター、４５は
スリット、 ４６は基体 ４７は基体加熱用ヒーターを
示す。計３個のターゲット４１、 ４２、４３を第２図
に示すように配置させた 即ち、ＭｇＯ（１００）基体
４６に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０゜傾いて
設置されている。ターゲットの前方には回転ずるシャッ
ター４４があり、パルスモータで駆動することによりそ
の中に設けられたスリット４５の回転が制御さｆ５
Ｂｉ→ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→ＳｒＣｕ→Ｂｉのサイクル
でスパッタ蒸着が行なわれる。基体４６をヒーター４７
で約６００℃に加熱し アルゴン・酸素（５： １）
混合雰囲気３Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリ
ングを行なった 各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂｉ
：３０ ｍＡ， ＳｒＣｕ：８０ ｍＡ， ＣａＣｕ：
３００ ｍＡとして実験を行った このスパッタ蒸着で
作製された結晶構造におけるＣｕ−０面数ｔｉｔ，
Ｃａ−Ｃｕ−０の厚みにより制御される力交 この例の
場合スリットの開口時間で制御すると非常に簡単に設定
可能である。実験の結気 上記の入力電圧での開口時間
としてＢｉ・６０秒； ＳｒＣｕ：６０秒とした場合
、ＣａＣｕ・６０秒ではＣｕ−０ ２面構造八〇ａＣｕ
：９０秒ではＣｕ−０３面構造が作製されることが判っ
た 従ってＣａＣｕターゲットの開口時間を６０秒と９
０秒で周期的に変化させることにより、 ２面構造と３
面構造の積層膜を非常に容易にかつ良好に得ることに或
功しｔも さらに本発明者らはこの装置を用いて、ｍ×［Ｂｉ（６
０秒）−”ＳｒＣｕ（６０秒）→ＣａＣｕ（６０秒）→
ＳｒＣｕ（６０秒）−”Ｂｉコ→ｎ ｘ ［Ｂｉ（６
０秒）−ＳｒＣｕ（６０秒）→ＣａＣｕ（９０秒）→Ｓ
ｒＣｕ（６０秒）→Ｂｉ］のザイクルで各ターゲットを
スパッタＬ ｍ （Ｃｕ−０２面構造） ・ｎ （
Ｃｕ−０３面構造）積層薄膜を基体上に作製した ここ
でれｎは正の整数を示す。本発明者らはｎ＝４のとき、
ｍを変化させて周期的に積層して得た膜の超電導特性を
調べｔ．，ｍ＝６のとき、最も高い超電導転１３− １４ 移温度およびゼロ抵抗温度が得られた このゼロ抵抗温
度は１１３Ｋに達Ｌ． １３ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系単一相本来のそれらの値よりも約８Ｋ高いものであ
っｔも発明の効果 以上のようにｐｓ１の本発明の酸化物超電導薄膜１；Ｌ
Ｂｉ系酸化物超電導薄膜の超電導転移温度を上昇さ
せる構造を提供するものであり、第２の本発明の酸化物
超電導薄膜の製造方法は第１の本発明−をより効果的に
実現し デバイス等の応用には必須の低温でのプロセス
確立したものであり、本発明の工業的価値は大きｌ，％
置の概略図を示ｉ−． 第４図において、４ｌはＢｉ
ターゲット、 ４２はＳｒＣｕ合金ターゲット、４３は
ＣａＣｕ合金ターゲット、 ４４はシャッター、４５は
スリット、 ４６は基体 ４７は基体加熱用ヒーターを
示す。計３個のターゲット４１、 ４２、４３を第２図
に示すように配置させた 即ち、ＭｇＯ（１００）基体
４６に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０゜傾いて
設置されている。ターゲットの前方には回転ずるシャッ
ター４４があり、パルスモータで駆動することによりそ
の中に設けられたスリット４５の回転が制御さｆ５
Ｂｉ→ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→ＳｒＣｕ→Ｂｉのサイクル
でスパッタ蒸着が行なわれる。基体４６をヒーター４７
で約６００℃に加熱し アルゴン・酸素（５： １）
混合雰囲気３Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリ
ングを行なった 各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂｉ
：３０ ｍＡ， ＳｒＣｕ：８０ ｍＡ， ＣａＣｕ：
３００ ｍＡとして実験を行った このスパッタ蒸着で
作製された結晶構造におけるＣｕ−０面数ｔｉｔ，
Ｃａ−Ｃｕ−０の厚みにより制御される力交 この例の
場合スリットの開口時間で制御すると非常に簡単に設定
可能である。実験の結気 上記の入力電圧での開口時間
としてＢｉ・６０秒； ＳｒＣｕ：６０秒とした場合
、ＣａＣｕ・６０秒ではＣｕ−０ ２面構造八〇ａＣｕ
：９０秒ではＣｕ−０３面構造が作製されることが判っ
た 従ってＣａＣｕターゲットの開口時間を６０秒と９
０秒で周期的に変化させることにより、 ２面構造と３
面構造の積層膜を非常に容易にかつ良好に得ることに或
功しｔも さらに本発明者らはこの装置を用いて、ｍ×［Ｂｉ（６
０秒）−”ＳｒＣｕ（６０秒）→ＣａＣｕ（６０秒）→
ＳｒＣｕ（６０秒）−”Ｂｉコ→ｎ ｘ ［Ｂｉ（６
０秒）−ＳｒＣｕ（６０秒）→ＣａＣｕ（９０秒）→Ｓ
ｒＣｕ（６０秒）→Ｂｉ］のザイクルで各ターゲットを
スパッタＬ ｍ （Ｃｕ−０２面構造） ・ｎ （
Ｃｕ−０３面構造）積層薄膜を基体上に作製した ここ
でれｎは正の整数を示す。本発明者らはｎ＝４のとき、
ｍを変化させて周期的に積層して得た膜の超電導特性を
調べｔ．，ｍ＝６のとき、最も高い超電導転１３− １４ 移温度およびゼロ抵抗温度が得られた このゼロ抵抗温
度は１１３Ｋに達Ｌ． １３ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系単一相本来のそれらの値よりも約８Ｋ高いものであ
っｔも発明の効果 以上のようにｐｓ１の本発明の酸化物超電導薄膜１；Ｌ
Ｂｉ系酸化物超電導薄膜の超電導転移温度を上昇さ
せる構造を提供するものであり、第２の本発明の酸化物
超電導薄膜の製造方法は第１の本発明−をより効果的に
実現し デバイス等の応用には必須の低温でのプロセス
確立したものであり、本発明の工業的価値は大きｌ，％
第１図は本発明ｐ実施例１における薄膜の製造装置の概
略を示す斜視は 第２図は同実施例１の薄膜の構造を示
す断面飄 第３図は実施例１で得た薄膜における抵抗の
温度特性グラス 第４図は本発明の実施例２における薄
膜の製造装置の概略を示す斜視図である。 １１，１２、４１、４２、４３・・・ス八゜ツタリンク
ゝターケ１ット、１３、４４・・・シャ７ター、１４・
・・アハ゜−チキー、４５・・・スリット、１５、４６
・・・ＭｇＯ基体、１６、４７−−−１−ター、２１
・・・Ｃｕ−０ ２面構造のＢ系薄膜、２２−・・Ｃｕ
−０３面構造のＢ系薄ＷＬ２３・・４ｉ＊Ｏ＊ｌ，
２４・−ＳｒＣａＣｕＯの厚い層、２５・・・ＳｒＣａ
ＣｕＯの薄い層、３１，３２、３３・・・薄膜の抵抗の
温度特也
略を示す斜視は 第２図は同実施例１の薄膜の構造を示
す断面飄 第３図は実施例１で得た薄膜における抵抗の
温度特性グラス 第４図は本発明の実施例２における薄
膜の製造装置の概略を示す斜視図である。 １１，１２、４１、４２、４３・・・ス八゜ツタリンク
ゝターケ１ット、１３、４４・・・シャ７ター、１４・
・・アハ゜−チキー、４５・・・スリット、１５、４６
・・・ＭｇＯ基体、１６、４７−−−１−ター、２１
・・・Ｃｕ−０ ２面構造のＢ系薄膜、２２−・・Ｃｕ
−０３面構造のＢ系薄ＷＬ２３・・４ｉ＊Ｏ＊ｌ，
２４・−ＳｒＣａＣｕＯの厚い層、２５・・・ＳｒＣａ
ＣｕＯの薄い層、３１，３２、３３・・・薄膜の抵抗の
温度特也
Claims (4)
- （１） 主体成分が少なくともビスマス（Ｂｉ）、銅（
Ｃｕ）、およびアルカリ土類（ I I ａ族）を含むビス
マス酸化物層状構造物質の結晶構造で、隣接する酸化ビ
スマスまたは酸化ビスマスを主体とする層の間の、酸化
銅（Ｃｕ−Ｏ）の面の数の異なる結晶構造の薄膜が、交
互に積層された構造を持つ（ここでアルカリ土類は、
I I ａ族元素のうちの少なくとも一種あるいは二種以
上の元素を示す。）ことを特徴とする酸化物超電導薄膜
。 - （２） 基体上に、少なくともビスマス（Ｂｉ）を含む
第１の酸化物と少なくとも銅およびアルカリ土類（ I
I ａ族）を含む第２の酸化物とを周期的に積層させて
形成する酸化物薄膜と、少なくともビスマス（Ｂｉ）を
含む前記第１の酸化物と前記第２の層とは厚みの異なる
少なくとも銅およびアルカリ土類（ I I ａ族）を含む
酸化物を周期的に積層させて形成する酸化物薄膜とを、
交互に積層させて得る（ここでアルカリ土類は、 I I
ａ族元素のうちの少なくとも一種あるいは二種以上の
元素を示す。）ことを特徴とする酸化物超電導薄膜の製
造方法。 - （３） 積層物質の蒸発を少なくとも二種以上の蒸発源
で行うことを特徴とする請求項２記載の酸化物超電導薄
膜の製造方法。 - （４） 積層物質の蒸発をスパッタリングで行なうこと
を特徴とする請求項２記載の酸化物超電導薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151806A JPH0316920A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151806A JPH0316920A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316920A true JPH0316920A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15526715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151806A Pending JPH0316920A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316920A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5145713A (en) * | 1990-12-21 | 1992-09-08 | Bell Communications Research, Inc. | Stoichiometric growth of compounds with volatile components |
| US6451000B1 (en) | 1993-04-05 | 2002-09-17 | Kao Corporation | Disposable diaper |
| JP2009148607A (ja) * | 2002-01-30 | 2009-07-09 | Uni Charm Corp | パンツ型の使い捨て着用物品 |
| US7937777B2 (en) | 2004-03-12 | 2011-05-10 | Uni-Charm Corporation | Disposable wearing article |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02175613A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-06 | Sumitomo Cement Co Ltd | 酸化物超伝導薄膜の作製方法 |
| JPH02227911A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-11 | Tonen Corp | 高磁場発生用超伝導体及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151806A patent/JPH0316920A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02175613A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-06 | Sumitomo Cement Co Ltd | 酸化物超伝導薄膜の作製方法 |
| JPH02227911A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-11 | Tonen Corp | 高磁場発生用超伝導体及びその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5145713A (en) * | 1990-12-21 | 1992-09-08 | Bell Communications Research, Inc. | Stoichiometric growth of compounds with volatile components |
| US6451000B1 (en) | 1993-04-05 | 2002-09-17 | Kao Corporation | Disposable diaper |
| JP2009148607A (ja) * | 2002-01-30 | 2009-07-09 | Uni Charm Corp | パンツ型の使い捨て着用物品 |
| US7937777B2 (en) | 2004-03-12 | 2011-05-10 | Uni-Charm Corporation | Disposable wearing article |
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