JPH03197322A - Manufacturing method of thin film superconductor - Google Patents

Manufacturing method of thin film superconductor

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JPH03197322A
JPH03197322A JP1339015A JP33901589A JPH03197322A JP H03197322 A JPH03197322 A JP H03197322A JP 1339015 A JP1339015 A JP 1339015A JP 33901589 A JP33901589 A JP 33901589A JP H03197322 A JPH03197322 A JP H03197322A
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JP
Japan
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fluorine
plasma
thin film
film superconductor
superconductor according
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JP1339015A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kamata
健 鎌田
Shigenori Hayashi
重徳 林
Masatoshi Kitagawa
雅俊 北川
Takashi Hirao
孝 平尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、薄膜超電導体、特にN d2Cuo a型結
晶構造の複合化合物薄膜超電導体の製造方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a thin film superconductor, particularly a composite compound thin film superconductor having an N d2Cuo a type crystal structure.

従来の技術 超電導転移温度Tcが30〜40Kを示すBa−L a
−Cu−0系の高温超電導体〔シーエ仁シー、ヘートー
ノルフ?ント〕仁I−、ミ〕ラー(J、G、Bedno
rz  and  に、A、Mul 1er)、フッイ
ト シュリフト フェ1 フイシー−り(Zeitsh
rift  fur  physikB)−Conde
nsed Matter 64,189−193 (1
986)]が発見されて以来、Tcが90KをこえるY
−Ba−Cu−0系、また、Tcが100Kをこえる 
B i−5r−Ca−Cu−0系材料、そしてT I 
−B a−Ca−Cu−0系材料が相次いで発見された
Conventional technology Ba-L a whose superconducting transition temperature Tc is 30 to 40K
-Cu-0-based high-temperature superconductor [CIE, Hetornorf? [J, G, Bedno]
rz and ni, A, Mul 1er), Zeitsch
rift fur physikB)-Conde
nsed Matter 64, 189-193 (1
986)] was discovered, Y with Tc exceeding 90K
-Ba-Cu-0 system, and Tc exceeds 100K
B i-5r-Ca-Cu-0 based material, and T I
-Ba-Ca-Cu-0 based materials have been discovered one after another.

ところで最近、これら従来の酸化物超電導体とは常電導
状態における電荷輸送担体が異なるNd−Ce−Cu−
04’m代表される N d2CuOa型結晶構造の新
しい超電導体が発見された[ワ仁トクラ、エイチ、タカ
キ゛1ントー ニス、つ+9−(V、Tokura、H
,Takagi  and  5−tlchida)、
ネイチ+−(Nature  )vol、  337.
 345−347  (1989)] 。
By the way, recently, Nd-Ce-Cu-
A new superconductor with the N d2CuOa type crystal structure represented by 04'm was discovered [V, Tokura, H
, Takagi and 5-tlchida),
Nature +- (Nature) vol, 337.
345-347 (1989)].

この種の材料の超電導機構の詳細は明かではないが、転
移温度がさらに高くなる可能性があり、また新しいデバ
イスの実現等の有望な応用が朋待される。
Although the details of the superconducting mechanism of this type of material are not clear, the transition temperature may be even higher, and promising applications such as the realization of new devices are awaited.

発明が解決しようとする課題 N d−Ce−Cu−0系の材料は、例えばスパッタリ
ング法等の薄膜形成手法を用いると、薄膜状の超電導体
として形成される。しかしながら、形成された膜は膜中
のCe1lあるいは酸素量によりその超電導特性が変化
する0例えば、Nd2CuOnのNd原子をCe原子(
x = 0−07程度が最適)で置換してさらに、還元
性雰囲気中の熱処理により酸素を抜きとることにより良
好な超電導特性を得ることができる。これは、膜中のN
d3ゝがCe”に置き換わることと、その後の800〜
900℃程度の高温処理によりCuと結合状態にある酸
素が熱脱離するためにCuの価数が+2から+1へと変
化し膜中に伝導媒体となる電子が注入されたためである
。また、電子を注入する方法として900℃以上の高温
雰囲気中で酸素の一部を弗素で置き換える方法が行なわ
れている。いづれの場合においても800℃以上の高温
での熱処理が必要であった。
Problems to be Solved by the Invention N d-Ce-Cu-0 based materials can be formed as a thin film superconductor by using a thin film forming method such as sputtering. However, the superconducting properties of the formed film change depending on the amount of Ce11 or oxygen in the film. For example, replacing Nd atoms in Nd2CuOn with Ce atoms (
Good superconducting properties can be obtained by substituting x=0-07 or so) and further removing oxygen by heat treatment in a reducing atmosphere. This is because N in the film
d3ゝ is replaced with Ce” and the subsequent 800~
This is because the valence of Cu changes from +2 to +1 due to thermal desorption of oxygen bonded to Cu due to high temperature treatment at approximately 900° C., and electrons serving as a conductive medium are injected into the film. Further, as a method of injecting electrons, a method of replacing part of oxygen with fluorine in a high temperature atmosphere of 900° C. or higher has been used. In either case, heat treatment at a high temperature of 800° C. or higher was required.

本発明は、このような従来の薄膜超電導体の製造方法の
課題を解決することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the problems of such conventional thin film superconductor manufacturing methods.

課題を解決するための手段 請求項1記載の本発明における薄膜超電導体の製造方法
は、主成分がl’Jd2cuon型結晶構造の、(A+
−xBつ)2cuOaで表わされる複合化合物被膜に対
し、弗素イオンあるいは弗素プラズマを照射する(ここ
に、AはNd、  Sm、  Prのうちの少なくとも
一種、BはCe、Thのうちの少なくとも一種の元素を
示す。またXは、0≦X≦0.2の範囲の数値である。
Means for Solving the Problems The method for manufacturing a thin film superconductor according to the present invention as set forth in claim 1 is characterized in that the main component is (A+
-xB) A composite compound coating represented by 2 cuOa is irradiated with fluorine ions or fluorine plasma (where A is at least one of Nd, Sm, and Pr, and B is at least one of Ce and Th). Indicates an element. Also, X is a numerical value in the range of 0≦X≦0.2.

)ことを特徴とする薄膜超電導体の製造方法である。) is a method for producing a thin film superconductor.

請求項2記載の本発明は、請求項1において、弗素イオ
ンあるいは弗素プラズマ照射時の複合化合物被膜を加熱
することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法である。
The present invention according to claim 2 is a method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 1, characterized in that the composite compound film is heated during irradiation with fluorine ions or fluorine plasma.

請求項3の本発明は、請求項2において、弗素イオンあ
るいは弗素プラズマ照射時の複合化合物被膜を500℃
以下の所定の温度に保持して加熱することを特徴とする
薄膜超電導体の製造方法である。
The present invention according to claim 3 is the method according to claim 2, wherein the composite compound film is heated at 500°C during irradiation with fluorine ions or fluorine plasma.
This is a method for manufacturing a thin film superconductor, which is characterized by heating while maintaining the temperature at the following predetermined temperature.

請求項40本発明は、請求項1において、弗素イオンあ
るいは弗素プラズマ源として、少なくとも弗素を含むガ
スの真空槽内での放電により生成したプラズマを用いる
ことを特徴とする薄膜超電導体の製造方法である。
Claim 40 The present invention provides a method for producing a thin film superconductor according to Claim 1, characterized in that plasma generated by discharging a gas containing at least fluorine in a vacuum chamber is used as the fluorine ion or fluorine plasma source. be.

請求項50本発明は、請求項4において、弗素イオンあ
るいは弗素プラズマ源装置として、マイクロ波を用いた
プラズマ分解によるプラズマ処理装置を用いることを特
徴とする薄膜超電導体の製造方法である。
Claim 50 The present invention is a method for producing a thin film superconductor according to claim 4, characterized in that a plasma processing apparatus by plasma decomposition using microwaves is used as the fluorine ion or fluorine plasma source apparatus.

請求項6の本発明は、請求項5において、弗素イオンあ
るいは弗素プラズマ源装置として、電子サイクロトロン
共鳴吸収条件を満たすように磁界を印加する方法を用い
ることを特徴とする薄膜超電導体の製造方法である。
The present invention according to claim 6 is a method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 5, characterized in that a method of applying a magnetic field so as to satisfy an electron cyclotron resonance absorption condition as a fluorine ion or fluorine plasma source device is used. be.

請求項7の本発明は、請求項4において、真空槽内での
放電により生成した弗素イオンをこの真空槽内のプラズ
マと複合化合物被膜を設置した試料台との間に電圧を印
加して加速し照射することを特徴とする薄膜超電導体の
製造方法である。
The present invention according to claim 7 is the method according to claim 4, in which fluorine ions generated by electric discharge in the vacuum chamber are accelerated by applying a voltage between the plasma in the vacuum chamber and the sample stage on which the composite compound coating is installed. This is a method for manufacturing a thin film superconductor, which is characterized by irradiating the thin film superconductor.

請求項8の本発明は、請求項7において、少なくとも弗
素を含むガスに高周波電圧を印加して生成したプラズマ
と試料台との間に所定の電位に設定した電極を設置して
弗素イオンを照射することを特徴とする薄膜超電導体の
製造方法である。
The present invention according to claim 8 is the method according to claim 7, wherein an electrode set to a predetermined potential is installed between the plasma generated by applying a high frequency voltage to a gas containing at least fluorine and the sample stage to irradiate fluorine ions. This is a method for manufacturing a thin film superconductor, characterized by:

請求項90本発明は、請求項7において、プラズマと試
料台の間に2KV以下の直流電圧を印加することを特徴
とする薄膜超電導体の製造方法である。
Claim 90 The present invention is a method for manufacturing a thin film superconductor according to Claim 7, characterized in that a DC voltage of 2 KV or less is applied between the plasma and the sample stage.

請求項1Oの本発明は、請求項7において、少なくとも
弗素を含むガスに高周波電圧を印加して生成したプラズ
マ中に複合化合物被膜を設置したことを特徴とする薄膜
超電導体の製造方法である。
The present invention in claim 1O is a method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 7, characterized in that a composite compound coating is placed in plasma generated by applying a high frequency voltage to a gas containing at least fluorine.

請求項110本発明は、請求項4において、少なくとも
弗素を含むガスとしてF2、SFs、SF4、CF4、
BF3を用いることを特徴とする薄膜超電導体の製造方
法である。
Claim 110 In claim 4, the present invention provides that the gas containing at least fluorine is F2, SFs, SF4, CF4,
This is a method for manufacturing a thin film superconductor characterized by using BF3.

作用 本発明にかかる薄膜超電導体の製造方法は、弗素イオン
や弗素プラズマをN d−Ce−Cu−0に代表される
複合化合物被膜に対し照射することにより、膜中の電子
濃度が制御でき、その結果、膜の超電導特性を制御する
ことができる。しかも、500℃以下という低温プロセ
スで従来とは常電導状態における電荷輸送担体の異なる
薄膜超電導体を形成することが可能となる。
Function: The method for producing a thin film superconductor according to the present invention allows the electron concentration in the film to be controlled by irradiating fluorine ions or fluorine plasma onto a composite compound film typified by Nd-Ce-Cu-0. As a result, the superconducting properties of the film can be controlled. Moreover, it is possible to form a thin film superconductor using a different charge transport carrier in a normal conductive state from that of the conventional thin film superconductor using a low-temperature process of 500° C. or lower.

実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、主成分がN d2Cuo a型結晶構
造の(・A 1− t B X )2 Cu Oaで表
わされる複合化合物被膜12は、基体11上に例えばス
パッタリング法で形成する。この場合、基体11は複合
化合物被膜12の保持を目的としている。さらに、被膜
12の表面13に対して弗素イオンあるいは弗素プラズ
マを照射することにより被膜12は良好な超電導特性を
示す。これは弗素のイオンあるいはプラズマの作用によ
り膜中の酸素の一部が弗素に置換ねり、銅が一部還元さ
れて伝導媒体となる電子の注入がなされているものと考
えられる。また、照射される弗素イオンあるいは弗素プ
ラズマの濃度によって超電導特性が制御できることを本
発明者らは確認した。
In FIG. 1, a composite compound coating 12 whose main component is (.A 1- t B In this case, the substrate 11 is intended to hold the composite compound coating 12. Further, by irradiating the surface 13 of the coating 12 with fluorine ions or fluorine plasma, the coating 12 exhibits good superconducting properties. This is thought to be due to the action of fluorine ions or plasma replacing some of the oxygen in the film with fluorine, reducing some of the copper, and injecting electrons to serve as a conductive medium. The present inventors also confirmed that superconducting properties can be controlled by the concentration of irradiated fluorine ions or fluorine plasma.

本発明者らはこの種の複合化合物被膜を真空中あるいは
還元性ガス雰囲気中で800℃以上の高温で熱処理する
か、あるいは少なくとも弗素を含むガスの放電により生
成される弗素イオンあるいは弗素プラズマにより処理す
ることにより超電導特性が実現することを発見した。こ
の弗素イオンあるいは弗素プラズマにより処理する場合
、基体を加熱することにより超電導特性が改善されるこ
とを見いだした。最適の加熱温度範囲は室温〜500℃
であった。これ以上の温度になると弗素による酸素置換
作用以外に酸素の熱脱離が伴うようになり、弗素処理に
よる膜の超電導特性を制御することが困難になる。
The present inventors have proposed that this type of composite compound coating be heat treated at a high temperature of 800°C or higher in a vacuum or reducing gas atmosphere, or treated with fluorine ions or fluorine plasma generated by discharge of a gas containing at least fluorine. We discovered that superconducting properties can be achieved by doing so. It has been found that when treated with fluorine ions or fluorine plasma, superconducting properties can be improved by heating the substrate. The optimal heating temperature range is room temperature to 500℃
Met. When the temperature exceeds this temperature, thermal desorption of oxygen occurs in addition to the oxygen substitution effect of fluorine, making it difficult to control the superconducting properties of the film by fluorine treatment.

弗素イオンあるいは弗素プラズマは、2KV以下の低加
速電圧で加速して照射するため、本発明は薄膜に大きな
損傷を与えないという利点を有する。
Since fluorine ions or fluorine plasma are irradiated while being accelerated at a low accelerating voltage of 2 KV or less, the present invention has the advantage of not causing major damage to the thin film.

以下本発明の内容をさらに深く理解させるために、さら
に具体的な実施例を示す。
More specific examples will be shown below in order to provide a deeper understanding of the content of the present invention.

チタン酸ストロンチウ2.(100)面を基体llとし
て用い、高周波ブレナーマグネトロンスバツタにより、
焼結したNd+、esCew、+5Cu20xり−ゲッ
トをAr雰囲気でスパッタリング蒸着して薄膜形成を行
なった。この場合、基体温度を650℃とし、トータル
ガス圧力5 X 10−3Torr、スパッタリング電
力160Wの条件のもとで、約1時閏スパッタリング蒸
着することにより、膜厚約0.8μm、(7)薄膜が得
られた。形成された膜の組成を調べたところ、金属元素
の比率は、Nd: Ce:Cu= 1.84: 0.1
6:  1.0とほぼ化学量論比になっていた。また、
薄膜の結晶構造は、X線回折法によりC軸が基体に垂直
に配向したNd2Cu04型の結晶構造であることがわ
かった。しかしながら、形成された膜は超電導を示さず
、その電気抵抗の温度依存性は半導体的な特性を示した
。そこで、形成された化合物被膜12を300℃に加熱
して弗素イオン・プラズマ処理を行った。処理条件は、
CFaガスを用い、2 X 10−’Torrの真空槽
内で加速電圧50V、処理時間10分であった。このよ
うにして得られた被膜12は超電導を示し、その転移温
度はオンセット温度27K、ゼロ抵抗温度20にであっ
た。この様子を第2図に示す。
Strontium titanate 2. Using the (100) plane as the substrate ll, by high-frequency Brenner magnetron fluttering,
Sintered Nd+, esCew, +5Cu20x re-gets were deposited by sputtering in an Ar atmosphere to form a thin film. In this case, the substrate temperature was 650°C, the total gas pressure was 5 x 10-3 Torr, the sputtering power was 160W, and the film thickness was about 0.8 μm. was gotten. When the composition of the formed film was investigated, the ratio of metal elements was Nd:Ce:Cu=1.84:0.1
6:1.0, which was a nearly stoichiometric ratio. Also,
The crystal structure of the thin film was found to be an Nd2Cu04 type crystal structure in which the C axis is oriented perpendicular to the substrate by X-ray diffraction. However, the formed film did not exhibit superconductivity, and the temperature dependence of its electrical resistance exhibited semiconductor-like characteristics. Therefore, the formed compound film 12 was heated to 300° C. and subjected to fluorine ion plasma treatment. The processing conditions are
Using CFa gas, the processing time was 10 minutes at an accelerating voltage of 50 V in a vacuum chamber of 2 x 10-'Torr. The coating 12 thus obtained exhibited superconductivity, with a transition temperature of 27 K at onset and 20 at zero resistance. This situation is shown in FIG.

上述のような弗素イオンあるいはプラズマの照射方法と
して第3図、第4図に示すような構成の装置を用いた。
As a method for irradiating fluorine ions or plasma as described above, an apparatus having a configuration as shown in FIGS. 3 and 4 was used.

まず、第3図のイオン源31に弗素を含むガスとして例
えばCF aを導入し、このガスをはさんで対向した電
極32.33に高周波信号を印加してプラズマを発生さ
せる。このプラズマ中に磁場を形成するための磁場発生
源34を配置し、効率よく発生させた弗素イオンおよび
プラズマを、複合化合物被膜を形成した基体11を配置
した基板台35と上記イオン源のプラズマの間に電圧を
印加することにより、弗素イオンをイオン源より引き出
し、被膜12に照射する。この時、プラズマと基板台3
5の間に印加する電圧が2KV以下の場合には被膜12
の表面13はわずかにスパッタリングされるが、被膜内
部に対して効果的に酸素の弗素置換処理が行えることを
確認した。また、弗素処理時の基板加熱はヒータ36に
より行なう。
First, a fluorine-containing gas such as CFa, for example, is introduced into the ion source 31 of FIG. 3, and a high frequency signal is applied to electrodes 32 and 33 facing each other with this gas in between to generate plasma. A magnetic field generation source 34 for forming a magnetic field in this plasma is disposed, and the efficiently generated fluorine ions and plasma are transferred to the substrate table 35 on which the base 11 on which the composite compound coating is formed and the plasma of the ion source. By applying a voltage between them, fluorine ions are extracted from the ion source and irradiated onto the coating 12. At this time, plasma and substrate stand 3
If the voltage applied between 5 and 5 is 2KV or less, the coating 12
Although the surface 13 of the film was slightly sputtered, it was confirmed that the inside of the film could be effectively replaced with oxygen by fluorine. Further, heating of the substrate during fluorine treatment is performed by a heater 36.

第4図はプラズマ生成室41内に例えばCF aガスを
導入し、このガスに対し、マイクロ波電源42で発生さ
せたマイクロ波を導波管43を介して導入して放電させ
ることにより弗素プラズマを発生させる。その弗素プラ
ズマに磁場発生源34により磁場を印加して弗素イオン
のイオン化効率を−しげたものをイオン源として用いた
ものである。
In FIG. 4, for example, CF a gas is introduced into a plasma generation chamber 41, and microwaves generated by a microwave power source 42 are introduced into the gas through a waveguide 43 to cause a discharge, thereby generating fluorine plasma. to occur. A magnetic field is applied to the fluorine plasma by a magnetic field generating source 34 to improve the ionization efficiency of fluorine ions, and this is used as an ion source.

この場合、通常マイクロ波源42には2.45GHzの
マイクロ波を使用し磁場強度を875ガウス程度にする
と電子のサイクロトロン共鳴が生じるので弗素のイオン
化効率が上がる。このイオン源により引き出された弗素
イオンおよびプラズマを試料室44内の基板台35上に
設置された複合化合物被膜12に照射する構造になって
いる。この場合マイクロ波により効率よくイオン化され
た高エネルギーの弗素イオンおよび発散磁場により引き
出された弗素プラズマが化合物被膜12に対し制御性よ
く照射される。さらに制御性をよくするために、プラズ
マ生成室41と試料室44との間に絶縁部45を介して
電圧を印加することにより弗素プラズマ中の弗素イオン
のエネルギーを制御することかできる。この方法では、
印加する加速電圧により弗素イオンを、また、マイクロ
波電力により弗素イオンおよび弗素プラズマをそれぞれ
制御することが可能である。
In this case, if a 2.45 GHz microwave is normally used in the microwave source 42 and the magnetic field strength is set to about 875 Gauss, electron cyclotron resonance will occur, thereby increasing the ionization efficiency of fluorine. The structure is such that fluorine ions and plasma extracted by this ion source are irradiated onto the composite compound coating 12 placed on the substrate stand 35 in the sample chamber 44 . In this case, high-energy fluorine ions efficiently ionized by microwaves and fluorine plasma drawn by a divergent magnetic field are irradiated onto the compound film 12 with good controllability. In order to further improve controllability, the energy of fluorine ions in the fluorine plasma can be controlled by applying a voltage between the plasma generation chamber 41 and the sample chamber 44 via the insulating section 45. in this way,
It is possible to control fluorine ions by applying an accelerating voltage, and to control fluorine ions and fluorine plasma by microwave power.

処理装置については、これ以外にも真空槽内に弗素を含
むガスを導入し、このガスに高周波を平行電極に印加し
て放電させ、この放電プラズマ中に複合化合物被膜を配
置して、弗素処理することもできる。この方法により本
発明者らは被膜の超電導特性が向上することを確認した
。しかしこの方法では、被膜が直接プラズマに曝される
ため、被膜表面の状態が変化し易いため前述のプラズマ
・イオン引出し方法がより好ましい。
In addition to this, the treatment equipment also introduces a gas containing fluorine into a vacuum chamber, applies high frequency waves to the gas to discharge it to parallel electrodes, places a composite compound coating in this discharge plasma, and performs the fluorine treatment. You can also. The inventors confirmed that this method improves the superconducting properties of the coating. However, in this method, since the coating is directly exposed to plasma, the state of the coating surface is likely to change, so the plasma ion extraction method described above is more preferable.

弗素イオンおよびプラズマの発生源としてはこれらの装
置を組合せることも可能でこの場合はさらに制御性が向
上するという利点がある。
It is also possible to combine these devices as sources of fluorine ions and plasma, and in this case there is an advantage that controllability is further improved.

この種の複合化合物超電導体(A+−xBx) 2cu
04の構成元素AおよびBの変化による超電導特性の変
化の詳細は明かではない。へ元素としてNdについて例
をあげて説明したが、Ss、Prあるいはこの少なくと
も一種を含む組合せでも、超電導転移温度が変化する程
度で本質的な発明の特性を変えるものではない。
This kind of composite compound superconductor (A+-xBx) 2cu
The details of changes in superconducting properties due to changes in constituent elements A and B of 04 are not clear. Although the explanation has been given with reference to Nd as an element, the use of Ss, Pr, or a combination containing at least one of these does not change the essential characteristics of the invention, except to the extent that the superconducting transition temperature changes.

また、B元素においても、Ce0代わりにThあるいは
この少なくとも一種を含む組合せでも、超電導転移温度
が変化する程度で本質的な発明の特性を変えるものでは
ない。
Further, regarding element B, even if a combination containing Th or at least one of these instead of Ce0 changes the superconducting transition temperature, it does not change the essential characteristics of the invention.

さらに、Xの値が、O≦X≦0.2の範囲であれば超電
導転移温度が変化する程度で本質的な発明の特性を変え
るものではないことを確認している。
Furthermore, it has been confirmed that if the value of X is in the range O≦X≦0.2, the superconducting transition temperature changes, but the essential characteristics of the invention do not change.

発明の効果 本発明により、良質で高性能なN dzCuo a型結
晶構造の薄膜超電導体を再現性よく得ることが可能とな
った。弗素イオンあるいは弗素プラズマによる照射効果
は制御性がよく、膜に大きな損傷を与えることなく、し
かも500℃以下という条件下で処理が簡単に行える。
Effects of the Invention According to the present invention, it has become possible to obtain a high-quality, high-performance thin film superconductor having an N dzCuo a-type crystal structure with good reproducibility. The irradiation effect with fluorine ions or fluorine plasma is well controllable, does not cause major damage to the film, and can be easily processed under conditions of 500° C. or lower.

従って、非常に容易にそして低温でダメージレスな薄膜
超電導体が本発明で実現される。本発明の製造方法は、
この種の材料を用いたデバイス等の応用には必須であり
、本発明の工業的価値は高い。
Therefore, a damage-free thin film superconductor can be realized very easily and at low temperature according to the present invention. The manufacturing method of the present invention includes:
This is essential for applications such as devices using this type of material, and the industrial value of the present invention is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例により製造された薄膜超電導
体の基本概念を示す断面図、第2図は本発明により実現
された薄膜超電導体の電気抵抗の温度依存の特性図、第
3図、第4図は本発明に用いる弗素処理装置の概略構成
を示す略示断面図である。 11・・・基体、12・・・複合化合物被膜、13・・
・表面、 31・・・イオン源、 32、33・・・電
極、 34・・・磁場発生源、35・・・基板台、36
・・・ヒータ、41・・・プラズマ生成室、42・・・
マイクロ波電源、43・・・導波管、44・・・試料室
、45・・・絶縁部。
FIG. 1 is a sectional view showing the basic concept of a thin film superconductor manufactured according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of the temperature dependence of electrical resistance of the thin film superconductor realized according to the present invention, and FIG. 4 are schematic cross-sectional views showing the schematic structure of a fluorine treatment apparatus used in the present invention. 11... Substrate, 12... Composite compound coating, 13...
・Surface, 31... Ion source, 32, 33... Electrode, 34... Magnetic field generation source, 35... Substrate stand, 36
...Heater, 41...Plasma generation chamber, 42...
Microwave power supply, 43... Waveguide, 44... Sample chamber, 45... Insulating section.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)主成分がNd_2CuO_4型結晶構造の、(A
_1_−_xB_x)_2CuO_4で表わされる複合
化合物被膜に対し、弗素イオンあるいは弗素プラズマを
照射する(ここに、AはNd、Sm、Prのうちの少な
くとも一種、BはCe、Thのうちの少なくとも一種の
元素を示す。またxは、0≦x≦0.2の範囲の数値で
ある。)ことを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。
(1) The main component is (A
_1_-_xB_x)_2 A composite compound film represented by CuO_4 is irradiated with fluorine ions or fluorine plasma (here, A is at least one of Nd, Sm, and Pr, and B is at least one of Ce and Th). and x is a numerical value in the range of 0≦x≦0.2.
(2)弗素イオンあるいは弗素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を加熱することを特徴とする請求項1記載の薄
膜超電導体の製造方法。
(2) The method for producing a thin film superconductor according to claim 1, characterized in that the composite compound film is heated during irradiation with fluorine ions or fluorine plasma.
(3)弗素イオンあるいは弗素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を500℃以下の所定の温度に保持して加熱す
ることを特徴とする請求項2記載の薄膜超電導体の製造
方法。
(3) The method for producing a thin film superconductor according to claim 2, characterized in that the composite compound coating upon irradiation with fluorine ions or fluorine plasma is heated while being maintained at a predetermined temperature of 500° C. or less.
(4)弗素イオンあるいは弗素プラズマ源として、少な
くとも弗素を含むガスの真空槽内での放電により生成し
たプラズマを用いることを特徴とする請求項1記載の薄
膜超電導体の製造方法。
(4) The method for producing a thin film superconductor according to claim 1, wherein plasma generated by discharging a gas containing at least fluorine in a vacuum chamber is used as the fluorine ion or fluorine plasma source.
(5)弗素イオンあるいは弗素プラズマ源装置として、
マイクロ波を用いたプラズマ分解によるプラズマ処理装
置を用いることを特徴とする請求項4記載の薄膜超電導
体の製造方法。
(5) As a fluorine ion or fluorine plasma source device,
5. The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 4, characterized in that a plasma processing apparatus for plasma decomposition using microwaves is used.
(6)弗素イオンあるいは弗素プラズマ源装置として、
電子サイクロトロン共鳴吸収条件を満たすように磁界を
印加する方法を用いることを特徴とする請求項5記載の
薄膜超電導体の製造方法。
(6) As a fluorine ion or fluorine plasma source device,
6. The method of manufacturing a thin film superconductor according to claim 5, further comprising applying a magnetic field so as to satisfy an electron cyclotron resonance absorption condition.
(7)真空槽内での放電により生成した弗素イオンをこ
の真空槽内のプラズマと複合化合物被膜を設置した試料
台との間に電圧を印加して加速し照射することを特徴と
する請求項4記載の薄膜超電導体の製造方法。
(7) A claim characterized in that fluorine ions generated by electric discharge in a vacuum chamber are accelerated and irradiated by applying a voltage between the plasma in the vacuum chamber and a sample stage on which a composite compound coating is installed. 4. The method for producing a thin film superconductor according to 4.
(8)少なくとも弗素を含むガスに高周波電圧を印加し
て生成したプラズマと試料台との間に所定の電位に設定
した電極を設置して弗素イオンを照射することを特徴と
する請求項7記載の薄膜超電導体の製造方法。
(8) An electrode set to a predetermined potential is installed between the plasma generated by applying a high frequency voltage to a gas containing at least fluorine and the sample stage, and irradiation with fluorine ions is performed. A method for producing thin film superconductors.
(9)プラズマと試料台の間に2KV以下の直流電圧を
印加することを特徴とする請求項7記載の薄膜超電導体
の製造方法。
(9) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 7, characterized in that a DC voltage of 2 KV or less is applied between the plasma and the sample stage.
(10)少なくとも弗素を含むガスに高周波電圧を印加
して生成したプラズマ中に複合化合物被膜を設置したこ
とを特徴とする請求項7記載の薄膜超電導体の製造方法
(10) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 7, characterized in that the composite compound coating is placed in plasma generated by applying a high frequency voltage to a gas containing at least fluorine.
(11)少なくとも弗素を含むガスとしてF_2、SF
_6、SF_4、CF_4、BF_3を用いることを特
徴とする請求項4記載の薄膜超電導体の製造方法。
(11) F_2, SF as a gas containing at least fluorine
5. The method for producing a thin film superconductor according to claim 4, wherein _6, SF_4, CF_4, and BF_3 are used.
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