JPH03232723A - 超伝導体 - Google Patents
超伝導体Info
- Publication number
- JPH03232723A JPH03232723A JP2030489A JP3048990A JPH03232723A JP H03232723 A JPH03232723 A JP H03232723A JP 2030489 A JP2030489 A JP 2030489A JP 3048990 A JP3048990 A JP 3048990A JP H03232723 A JPH03232723 A JP H03232723A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- superconductor
- layer
- substrate
- superconducting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (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】
〔技術分野〕
本発明は、イツトリウム系、バリウム系等を含む酸化物
超伝導層を有する積層型超伝導体に関する。とくに本発
明はＹ（またはＥｒ）−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−５
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の酸化物超伝導体薄膜を有する
積層型超伝導体に関する。これらの超伝導体はエレクト
ロニクス分野、とくに超伝導トランジスタ分野への応用
が可能である。
超伝導層を有する積層型超伝導体に関する。とくに本発
明はＹ（またはＥｒ）−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−５
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の酸化物超伝導体薄膜を有する
積層型超伝導体に関する。これらの超伝導体はエレクト
ロニクス分野、とくに超伝導トランジスタ分野への応用
が可能である。
従来、Ｙ系、Ｂｉ系等の酸化物超伝導体層を形成する基
板としては、Ｓ ｒ Ｔ ｘ Ｏａ単結晶基板、ＭｇＯ
単結晶基板、ＳｉＯ，基板、ガラス基板、シリコン基板
等が用いられている。
板としては、Ｓ ｒ Ｔ ｘ Ｏａ単結晶基板、ＭｇＯ
単結晶基板、ＳｉＯ，基板、ガラス基板、シリコン基板
等が用いられている。
ところが、酸化物超伝導層を半導体と結合させてエレク
トロニクス分野に応用することを考えると、基板として
シリコンを使用することが好ましい。
トロニクス分野に応用することを考えると、基板として
シリコンを使用することが好ましい。
しかし、シリコンを基板として使用してみると、その臨
界温度は超伝導性酸化物の本来持っている臨界温度より
、かなり低下してしまう。
界温度は超伝導性酸化物の本来持っている臨界温度より
、かなり低下してしまう。
これはシリコン基板上に超伝導性酸化物薄膜を形成する
ため基板が加熱されたり、アニールされたりして、６５
０℃〜８００℃という高温の熱履歴を受けること、およ
びこれらの高温時にシリコンと超伝導酸化物間に相互に
拡散現象がおこり、酸化物層の超伝導特性やシリコン基
板の特性を悪化させることに原因があるものと考えられ
る。
ため基板が加熱されたり、アニールされたりして、６５
０℃〜８００℃という高温の熱履歴を受けること、およ
びこれらの高温時にシリコンと超伝導酸化物間に相互に
拡散現象がおこり、酸化物層の超伝導特性やシリコン基
板の特性を悪化させることに原因があるものと考えられ
る。
このような超伝導層の超伝導特性の悪影響を避けるため
には超伝導層の膜厚を厚くしなければならない。
には超伝導層の膜厚を厚くしなければならない。
膜厚を厚くすることにともなう問題点を解消するため超
伝導性酸化物の格子定数に近いＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ｃａ
Ｆ２．Ｐｔ等の単結晶状で、しかも−軸配向した中間層
を設ける方法が考えられるが、その成果は今一つ不充分
である。
伝導性酸化物の格子定数に近いＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ｃａ
Ｆ２．Ｐｔ等の単結晶状で、しかも−軸配向した中間層
を設ける方法が考えられるが、その成果は今一つ不充分
である。
本発明の目的は、超伝導性酸化物それ自体が本来持って
いる臨界温度を発揮できる積層型超伝導体を提供する点
にある。
いる臨界温度を発揮できる積層型超伝導体を提供する点
にある。
また、”本発明の他の目的は、基板としてシリコンを用
いたとき、シリコンと超伝導性酸化物が相互に悪影響を
およぼさない積層型超伝導体を提供する点にある。
いたとき、シリコンと超伝導性酸化物が相互に悪影響を
およぼさない積層型超伝導体を提供する点にある。
本発明は、基板、スピネル型結晶構造をもつ一般式
（たダし、式中、ＡはＺｎまたはＭｇ、ＢはＦｅ、 Ａ
Ｑ ＋ Ｇａよりな る群から選らばれた 少くとも１種の元素。） で示される酸化物下地層、酸化物超伝導層の順に積層さ
れていることを特徴とする超伝導体に関する。
Ｑ ＋ Ｇａよりな る群から選らばれた 少くとも１種の元素。） で示される酸化物下地層、酸化物超伝導層の順に積層さ
れていることを特徴とする超伝導体に関する。
酸化物下地層の膜厚は２００人〜１μ閣、とくに５００
人〜２０００人が好ましく、超伝導層の膜厚は１０００
人〜１μｍ、とくに１０００人〜４０００人が好ましい
。
人〜２０００人が好ましく、超伝導層の膜厚は１０００
人〜１μｍ、とくに１０００人〜４０００人が好ましい
。
前記基板としては、従来から使用されている５ｒＴｉＯ
，やＭｇＯ等の単結晶や多結晶シリコンも使用できるが
、本発明においてはシリコン単結晶がもっとも好ましく
、結晶面としては、（１，１，１）、（１００）、（１
１０）面が用いられる。
，やＭｇＯ等の単結晶や多結晶シリコンも使用できるが
、本発明においてはシリコン単結晶がもっとも好ましく
、結晶面としては、（１，１，１）、（１００）、（１
１０）面が用いられる。
っぎに、一般式ＡＢ、０４をもつスピネル型結晶構造の
酸化物について説明する。
酸化物について説明する。
Ａは２価の金属イオン、Ｂは３価の金属イオンで、Ａは
Ｍｇ、Ｚｎ、ＢはＦｅ、Ａｌ、Ｇａよりなる群から選ら
ばれる。
Ｍｇ、Ｚｎ、ＢはＦｅ、Ａｌ、Ｇａよりなる群から選ら
ばれる。
Ｆｅを含む場合は強磁性を持たないほうが望ましい＊
ＺｎＦｅ２０．は極低温領域で反強磁性を示し、それ以
上では常磁性である。非磁性材料ではＺ ｎ Ｇ ａ２
０．、 Ｍ ｇ Ｇ ａ、０４などがある。
ＺｎＦｅ２０．は極低温領域で反強磁性を示し、それ以
上では常磁性である。非磁性材料ではＺ ｎ Ｇ ａ２
０．、 Ｍ ｇ Ｇ ａ、０４などがある。
これらは、格子定数が８．２〜８．４人種度である。
一方、ＹｌＢ ａ２Ｃｕ、Ｏｘ、Ｂｉ２５ ｒ、Ｃａ２
Ｃｕ、Ｏｘに代表される超伝導体の格子定数は。
Ｃｕ、Ｏｘに代表される超伝導体の格子定数は。
３．８３〜３．８８人、５．４人である。また、Ｓｉの
格子定数は、５．４１人である。
格子定数は、５．４１人である。
本発明では、超伝導薄膜を下地層上にエピタキシャル成
長させることが好ましいがその条件は、いくつかあるが
その一つとして格子定数のｆｉｔｔｉｎｇがあり、その
他熱膨張係数、応力、下地層の元素と超伝導層の元素の
結合状態等がある。下地層がＳｉ基板上でスピネル構造
のＣ軸に配向し、超伝導層は同じくｃ軸に配向した膜に
なっていることが好ましい。Ｓｉ、スピネル（Ａ Ｂ
ｚ Ｏ４）−超伝導層は結晶構造が共に方晶系に属する
ものであり、エピタキシャル成長に至らないまでも、−
軸配向膜になることが十分可能になる。
長させることが好ましいがその条件は、いくつかあるが
その一つとして格子定数のｆｉｔｔｉｎｇがあり、その
他熱膨張係数、応力、下地層の元素と超伝導層の元素の
結合状態等がある。下地層がＳｉ基板上でスピネル構造
のＣ軸に配向し、超伝導層は同じくｃ軸に配向した膜に
なっていることが好ましい。Ｓｉ、スピネル（Ａ Ｂ
ｚ Ｏ４）−超伝導層は結晶構造が共に方晶系に属する
ものであり、エピタキシャル成長に至らないまでも、−
軸配向膜になることが十分可能になる。
薄膜作製手段としては、下地層は通常のｒｆスパッタリ
ング法かあるいは、対向ターゲットスパッタ法で作製し
、超伝導膜はプラズマ蒸着法（蒸発源上にフィラメント
、グリッドを設け、これにより酸素ガス、蒸発物をプラ
ズマ状態にし作製する方法）により作製する。Ｓｉ基板
を４００℃から６５０℃で加熱してａｓ−ｄｅｐｏで下
地膜と超伝導膜ができることが必要である。
ング法かあるいは、対向ターゲットスパッタ法で作製し
、超伝導膜はプラズマ蒸着法（蒸発源上にフィラメント
、グリッドを設け、これにより酸素ガス、蒸発物をプラ
ズマ状態にし作製する方法）により作製する。Ｓｉ基板
を４００℃から６５０℃で加熱してａｓ−ｄｅｐｏで下
地膜と超伝導膜ができることが必要である。
１０ｍ１０ｍＸ１０．５ｍのＳｉ基板〔結晶面（１００
））上に、対向ターゲットスパッタリングでＺｎＧａ、
Ｏ，膜を作製する。ターゲットはＺｎ：Ｇａ：Ｏ＝１：
２：４にほぼ一致するように組成を合わせ、焼結したタ
ーゲットを用いる。
））上に、対向ターゲットスパッタリングでＺｎＧａ、
Ｏ，膜を作製する。ターゲットはＺｎ：Ｇａ：Ｏ＝１：
２：４にほぼ一致するように組成を合わせ、焼結したタ
ーゲットを用いる。
Ａｒと０２の混合ガスをもちいて、酸素分圧は、１ｍｔ
ｏｒｒから５ｍｔｏｒｒ （０，ｌ Ｐ ａからＩＰａ
）で行ない、基板温度は４５０℃から６００℃の範囲で
行なった。投入電力は、０．８Ａ、１．５ＫＶで、基板
加熱温度５５０℃、酸素分圧２ｍｔｏｒｒで行なった。
ｏｒｒから５ｍｔｏｒｒ （０，ｌ Ｐ ａからＩＰａ
）で行ない、基板温度は４５０℃から６００℃の範囲で
行なった。投入電力は、０．８Ａ、１．５ＫＶで、基板
加熱温度５５０℃、酸素分圧２ｍｔｏｒｒで行なった。
Ａｒと０２の比は４：１であった。
こうして得られた薄膜は、Ｘ線回折結果からＣ軸配向し
ており、膜厚１０００人、膜表面は平坦であった。
ており、膜厚１０００人、膜表面は平坦であった。
次に真空槽を予め１０−３から１０−’Ｐａに引いてお
き酸素ガスを導入する。その時の圧力は１０−１から１
０−”Ｐａであった。電子銃の蒸発源にはＹ金属、Ｂａ
金属、Ｃｕ金属が王台の銃に各々入れてあり、加速電圧
１０ＫＶで各材料を蒸発させた。先に作製したＺｎＧａ
２Ｏ，膜被覆８１基板を使い加熱温度は５５０℃にして
行なった。一方、蒸発源上に設けであるタングステンフ
ィラメントには４００Ｗの電力を投入し、熱電子を放出
させた。その熱電子は、更にその上部に設けである網目
状のグリッドに印加された正の電圧１（ＩＯＶにより、
引っ張られここで捕らえられるようになっている。この
間、酸素及び蒸発材料は一部イオン化され、この領域に
プラズマが発生する。
き酸素ガスを導入する。その時の圧力は１０−１から１
０−”Ｐａであった。電子銃の蒸発源にはＹ金属、Ｂａ
金属、Ｃｕ金属が王台の銃に各々入れてあり、加速電圧
１０ＫＶで各材料を蒸発させた。先に作製したＺｎＧａ
２Ｏ，膜被覆８１基板を使い加熱温度は５５０℃にして
行なった。一方、蒸発源上に設けであるタングステンフ
ィラメントには４００Ｗの電力を投入し、熱電子を放出
させた。その熱電子は、更にその上部に設けである網目
状のグリッドに印加された正の電圧１（ＩＯＶにより、
引っ張られここで捕らえられるようになっている。この
間、酸素及び蒸発材料は一部イオン化され、この領域に
プラズマが発生する。
ただし基板は、接地しである。
こうして得られた膜の厚さは２０００人、配向軸はＣ軸
になっており、膜表面は平滑で緻密な膜になっていた。
になっており、膜表面は平滑で緻密な膜になっていた。
臨界温度は、電気抵抗と磁化率測定から約８０にとなっ
た。
た。
［効 果〕
以上のＡＢ２０４スピネル型結晶構造を持つ下地層を用
いることで、直接Ｓｉ基板上に成膜した超伝導薄膜に比
べ、臨界温度の上昇や膜質が改善されるとともに、超伝
導トランジスタなどの半導体を組合せた素子への応用が
可能となった。
いることで、直接Ｓｉ基板上に成膜した超伝導薄膜に比
べ、臨界温度の上昇や膜質が改善されるとともに、超伝
導トランジスタなどの半導体を組合せた素子への応用が
可能となった。
さらに、基板加熱温度の低温化も図られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板、スピネル型結晶構造をもつ一般式ＡＢ＿２Ｏ
＿４ （たゞし、式中、ＡはＺｎまたはＭｇ、 ＢはＦｅ、Ａｌ、Ｇａよりな る群から選らばれた 少くとも１種の元素。） で示される酸化物下地層、酸化物超伝導層の順に積層さ
れていることを特徴とする伝導体。 ２、前記基板がシリコンであることを特徴とする請求項
１記載の超伝導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2030489A JPH03232723A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 超伝導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2030489A JPH03232723A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 超伝導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232723A true JPH03232723A (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=12305250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2030489A Pending JPH03232723A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 超伝導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03232723A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103069509A (zh) * | 2011-07-25 | 2013-04-24 | 古河电气工业株式会社 | 超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜的制造方法 |
| CN111653652A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-11 | 浙江大学 | 一种硅基铒掺杂镓酸锌薄膜电致发光器件及其制备方法 |
-
1990
- 1990-02-09 JP JP2030489A patent/JPH03232723A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103069509A (zh) * | 2011-07-25 | 2013-04-24 | 古河电气工业株式会社 | 超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜的制造方法 |
| CN111653652A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-11 | 浙江大学 | 一种硅基铒掺杂镓酸锌薄膜电致发光器件及其制备方法 |
| CN111653652B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-09-01 | 浙江大学 | 一种硅基铒掺杂镓酸锌薄膜电致发光器件及其制备方法 |
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