JPH03257017A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH03257017A JPH03257017A JP2053061A JP5306190A JPH03257017A JP H03257017 A JPH03257017 A JP H03257017A JP 2053061 A JP2053061 A JP 2053061A JP 5306190 A JP5306190 A JP 5306190A JP H03257017 A JPH03257017 A JP H03257017A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- oxide superconducting
- superconducting thin
- heated gas
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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
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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〕
この発明は酸化物超電導薄膜の製造方法に係り、特に物
理的気相成長法（以下ＰＶＤと称する）による容易な酸
化物超電導薄膜の製造に関する。
理的気相成長法（以下ＰＶＤと称する）による容易な酸
化物超電導薄膜の製造に関する。
１９８６年１２月、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０糸篠合酸化物
が従来の合金系の超電導体の臨界温度（Ｔｃ）を太き（
上わるＴｃを持つことが示されて以来、この分野の研究
が活発に行われ、１９８７年２月には液体窒素温度を上
回るＹＢＣＯ系が発見されるに至った。超電導材料の応
用分野は、エネルギ関係とエレクトロニクス関係に大別
されるが、酸化物超電導材料を線材化するにはまだ問題
点が多く、実用化は薄膜を用いたエレクトロニクスデバ
イスが先行するものと思われる。
が従来の合金系の超電導体の臨界温度（Ｔｃ）を太き（
上わるＴｃを持つことが示されて以来、この分野の研究
が活発に行われ、１９８７年２月には液体窒素温度を上
回るＹＢＣＯ系が発見されるに至った。超電導材料の応
用分野は、エネルギ関係とエレクトロニクス関係に大別
されるが、酸化物超電導材料を線材化するにはまだ問題
点が多く、実用化は薄膜を用いたエレクトロニクスデバ
イスが先行するものと思われる。
ＹＢＣＯ薄膜の製法トシテハ、ＰＶＤ、ＣＶＤなとの気
相成長法、液相成長法、スクリーン印刷法等が提案され
ているが、ＰＶＤ法が高品質の薄膜を再現性良く製造す
る方法として広く用いられる。ＰＶＤ法にはスパッタリ
ング、反応性蒸着。
相成長法、液相成長法、スクリーン印刷法等が提案され
ているが、ＰＶＤ法が高品質の薄膜を再現性良く製造す
る方法として広く用いられる。ＰＶＤ法にはスパッタリ
ング、反応性蒸着。
レーザビーム蒸着、ＭＢＥ等が知られている。
ＰＶＤによる酸化物超電導薄膜の製造法は、低い基板温
度で非晶質膜を作製し、９００°Ｃ前後の高温アニール
で結晶化させる方法と、基板温度を結晶化温度以上に設
定して直接的に酸化物超電導薄膜を製造する方法とに大
別され、最近では薄膜の高品質化、プロセスの低温化と
いった観点から、後者が主流になってきている。
度で非晶質膜を作製し、９００°Ｃ前後の高温アニール
で結晶化させる方法と、基板温度を結晶化温度以上に設
定して直接的に酸化物超電導薄膜を製造する方法とに大
別され、最近では薄膜の高品質化、プロセスの低温化と
いった観点から、後者が主流になってきている。
Ｃ発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、Ｌｎ −Ｍ−Ｃ：ｕ−０系酸化物超電導
薄膜の結晶化温度は約６００°Ｃであり、半導体との接
合、ジョセフソン接合の形成といったデバイス化を行う
場合には、温度が高過ぎるという問題があった。
薄膜の結晶化温度は約６００°Ｃであり、半導体との接
合、ジョセフソン接合の形成といったデバイス化を行う
場合には、温度が高過ぎるという問題があった。
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は酸化物
超電導Ｅｌ膜の結晶成長面のみを所定温度に加熱するよ
うにして、基板温度が低い状態で高品質の酸化物超電導
薄膜を製造する方法を提供することにある。
超電導Ｅｌ膜の結晶成長面のみを所定温度に加熱するよ
うにして、基板温度が低い状態で高品質の酸化物超電導
薄膜を製造する方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段］
上述の目的はこの発明によれば
１）物理的気相成長法を用いてＬｎ−Ｍ−Ｃｕ−０系の
酸化物超電導薄膜を製造する際に、薄膜を成長させる基
板に加熱されたガスを吹きつけながら成膜を行うこと、
（ここにＬｎは希土類元素のうちの少なくとも一種類３
Ｍはアルカリ土類元素Ｃａ、Ｓｒ、８ａのうちの少なく
とも一種類を表わす。）またはこの際、 ２）酸素またはオゾンを含む加熱されたガスを吹きつけ
ること、により達成される。
酸化物超電導薄膜を製造する際に、薄膜を成長させる基
板に加熱されたガスを吹きつけながら成膜を行うこと、
（ここにＬｎは希土類元素のうちの少なくとも一種類３
Ｍはアルカリ土類元素Ｃａ、Ｓｒ、８ａのうちの少なく
とも一種類を表わす。）またはこの際、 ２）酸素またはオゾンを含む加熱されたガスを吹きつけ
ること、により達成される。
（作用〕
良好な結晶になるためには基板に到達した粒子は平面内
に動いて結晶の平衡位置に落着くことが必要であるがそ
のための結晶化エネルギが加熱されたガスによって供給
される。加熱されたガスは結晶成長面のみを所定温度に
加熱すれば良く、基板温度を高める必要がなくなる。
に動いて結晶の平衡位置に落着くことが必要であるがそ
のための結晶化エネルギが加熱されたガスによって供給
される。加熱されたガスは結晶成長面のみを所定温度に
加熱すれば良く、基板温度を高める必要がなくなる。
〔実施例］
次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図はこの発明の実施例に係るマグネトロンスパッタ
装置を示す要部配置図であり、スパッタ室１内に陽極２
と陰極５とが対向して配置され、陽極２上には基板３と
熱電対１１が設けられ、陰極５上にはターゲット４が設
けられる。陰極５と陽極２の間にはｒ、ｆ、電源６を介
して高周波電圧が印加される。基板３０近くにはヒータ
９を配したガス導入管７の出口が位置する。ガス導入管
７のほかガス導入管８も設けられる。ガス導入管７には
ヒータ９で加熱されたアルゴンと酸素の混合ガスが流さ
れる。スパッタ室ｌは排気され、真空計１０で室内圧力
が所定値に制御される。 Ｙ Ｂａ１ＣｕｓＯｖ−ｘか
らなる酸化物超電導薄膜の製造条件が第１表に示される
。
装置を示す要部配置図であり、スパッタ室１内に陽極２
と陰極５とが対向して配置され、陽極２上には基板３と
熱電対１１が設けられ、陰極５上にはターゲット４が設
けられる。陰極５と陽極２の間にはｒ、ｆ、電源６を介
して高周波電圧が印加される。基板３０近くにはヒータ
９を配したガス導入管７の出口が位置する。ガス導入管
７のほかガス導入管８も設けられる。ガス導入管７には
ヒータ９で加熱されたアルゴンと酸素の混合ガスが流さ
れる。スパッタ室ｌは排気され、真空計１０で室内圧力
が所定値に制御される。 Ｙ Ｂａ１ＣｕｓＯｖ−ｘか
らなる酸化物超電導薄膜の製造条件が第１表に示される
。
第１表
次の４通りの条件で成膜を行った。即ち（１） 導入
管８より＾ｒ１０Ｈ混合ガスを導入（通常の方法）。
管８より＾ｒ１０Ｈ混合ガスを導入（通常の方法）。
（２） 導入管７よりＡｒ１０ｘ混合ガスを導入（加
熱しない）。
熱しない）。
（３） 導入管７より加熱したＡｒ１０ｉ混合ガス（
出口での温度７００”Ｃ）を導入。
出口での温度７００”Ｃ）を導入。
（４） 導入管７より ７００℃に加熱したＯ！、導
入管８よりＡｒを同じ流量だけ導入。
入管８よりＡｒを同じ流量だけ導入。
条件＜１）、 （２）は従来の技術に相当し、条件（３
）、 （４）は本発明の一実施例に相当する。
）、 （４）は本発明の一実施例に相当する。
なお条件（１）〜（４）いずれの場合も真空計１０の位
置で全圧が２Ｐａになるように流量を調節した。基板温
度（Ｔｓ）は陰極表面に溝を設け、熱電対を基板裏面に
接触させて測定した。また２時間の成膜後、１気圧の０
８を導入し、室温まで約１時間かけて冷却した。
置で全圧が２Ｐａになるように流量を調節した。基板温
度（Ｔｓ）は陰極表面に溝を設け、熱電対を基板裏面に
接触させて測定した。また２時間の成膜後、１気圧の０
８を導入し、室温まで約１時間かけて冷却した。
第２図〜第５図にＴｓを４００’Ｃ〜７００°Ｃの範囲
で変えたときの薄膜抵抗−温度特性を示す、なおいずれ
の薄膜もターゲフトの組成を調節することにより±ｌＯ
％以内の誤差でＺＺ：ａ組成となっている。
で変えたときの薄膜抵抗−温度特性を示す、なおいずれ
の薄膜もターゲフトの組成を調節することにより±ｌＯ
％以内の誤差でＺＺ：ａ組成となっている。
第２図、第３図、第４図、第５図はそれぞれＴｓが７０
０℃、６００℃、 ５００ ’Ｃ、４００’Ｃのときに
対応している。特性線２１，３１，４１．はそれぞれ上
述の条件（１）に対応する。同様に特性線２２，３２，
４２．５２はそれぞれ条件（２）に、特性線２３，３３
，４３．５３は条件（３）に、特性線２４，３４，４４
．５４は条件（４）に対応する。ＴＳが７００℃のとき
は条件（１）〜（４）のいずれの場合も臨界温度Ｔｃが
８０〜８５にの超電導薄膜が得られている。これに対し
Ｔｓが低くなると、条件（１）と（２）の場合はＴｃが
低下したり、特性が半導体的になったりする０条件（３
）、 （４）の場合は基板温度が低下しても超電導特性
を維持する。即ち本発明に係る方法で超電導薄膜を製造
するときは、基板温度が低くても良好な酸化物超電導薄
膜を製造することができる。この際条件（３）、 （４
）は吹きつけガス中に酸素を含んでおり、加熱した酸素
は基板温度を下げるのに特に有効である。なお第５図で
は特性線５１は絶縁抵抗を示すので省略している。
０℃、６００℃、 ５００ ’Ｃ、４００’Ｃのときに
対応している。特性線２１，３１，４１．はそれぞれ上
述の条件（１）に対応する。同様に特性線２２，３２，
４２．５２はそれぞれ条件（２）に、特性線２３，３３
，４３．５３は条件（３）に、特性線２４，３４，４４
．５４は条件（４）に対応する。ＴＳが７００℃のとき
は条件（１）〜（４）のいずれの場合も臨界温度Ｔｃが
８０〜８５にの超電導薄膜が得られている。これに対し
Ｔｓが低くなると、条件（１）と（２）の場合はＴｃが
低下したり、特性が半導体的になったりする０条件（３
）、 （４）の場合は基板温度が低下しても超電導特性
を維持する。即ち本発明に係る方法で超電導薄膜を製造
するときは、基板温度が低くても良好な酸化物超電導薄
膜を製造することができる。この際条件（３）、 （４
）は吹きつけガス中に酸素を含んでおり、加熱した酸素
は基板温度を下げるのに特に有効である。なお第５図で
は特性線５１は絶縁抵抗を示すので省略している。
また、条件（４）の方法では基板に加熱した酸素を吹き
つけたが、これを原子状酸素源となるオゾンに変えれば
さらに低Ｔｓ化が可能になる。
つけたが、これを原子状酸素源となるオゾンに変えれば
さらに低Ｔｓ化が可能になる。
さらに、本実験ではｒ、ｆ、スパッタ法により成膜を行
ったが、反応性蒸着、レーザービーム蒸着。
ったが、反応性蒸着、レーザービーム蒸着。
ＭＢＥ等他のＰＶＤ法でも同様な効果が得られる。
この発明によれば
１）物理的気相成長法を用いてＬｎ−Ｍ−Ｃｕ−○系の
酸化物超電導薄膜を製造する際に、薄膜を成長させる基
板に加熱されたガスを吹きつけながら成膜を行い、（こ
こにＬｎは希土類元素のうちの少なくとも一種類１Ｍは
アルカリ土類元素Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも
一種類を表わす、）またはこの際２）酸素またはオゾン
を含む加熱されたガスを吹きつけるので基板に到達した
粒子の結晶化に必要なエネルギが加熱ガスより供給され
、その結果低い基板温度においても良好な酸化物超電導
薄膜が得られる。特に加熱された酸素またはオゾンは、
超電導薄膜生成に必要な基板温度を低下させる効果が大
きい。
酸化物超電導薄膜を製造する際に、薄膜を成長させる基
板に加熱されたガスを吹きつけながら成膜を行い、（こ
こにＬｎは希土類元素のうちの少なくとも一種類１Ｍは
アルカリ土類元素Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも
一種類を表わす、）またはこの際２）酸素またはオゾン
を含む加熱されたガスを吹きつけるので基板に到達した
粒子の結晶化に必要なエネルギが加熱ガスより供給され
、その結果低い基板温度においても良好な酸化物超電導
薄膜が得られる。特に加熱された酸素またはオゾンは、
超電導薄膜生成に必要な基板温度を低下させる効果が大
きい。
第１図はこの発明の実施例に係るマグネトロンスパッタ
装置を示す要部配置図、第２図、第３図。 第４図、第５図は基板温度を変えたときの酸化物超電導
薄膜の抵抗温度特性を示す線図である。 １ニスバツタ室、２：陽極、３：基板、４：ターゲット
、５：陰極、６：ｒ、ｆ、電源、７：ガス導入管、８：
ガス導入管、９：ヒーター、ｌＯ：真空１氏 十九 （Ω） 抵抗（ｎ）
装置を示す要部配置図、第２図、第３図。 第４図、第５図は基板温度を変えたときの酸化物超電導
薄膜の抵抗温度特性を示す線図である。 １ニスバツタ室、２：陽極、３：基板、４：ターゲット
、５：陰極、６：ｒ、ｆ、電源、７：ガス導入管、８：
ガス導入管、９：ヒーター、ｌＯ：真空１氏 十九 （Ω） 抵抗（ｎ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）物理的気相成長法を用いてＬｎ−Ｍ−Ｃｕ−Ｏ系の
酸化物超電導薄膜を製造する際に、薄膜を成長させる基
板に加熱されたガスを吹きつけながら成膜を行うことを
特徴とする酸化物超電導薄膜の製造方法。（ここにＬｎ
は希土類元素のうちの少なくとも一種類，Ｍはアルカリ
土類元素Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうちの少なくとも一種類を
表わす。） ２）酸素またはオゾンを含む加熱されたガスを吹きつけ
ることを特徴とする請求項１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 |
|---|---|---|---|
| JP2053061A JPH03257017A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053061A JPH03257017A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257017A true JPH03257017A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12932329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2053061A Pending JPH03257017A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257017A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238310A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Ricoh Co Ltd | 酸化物高温超電導薄膜の製造方法 |
| JPH02255503A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-16 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH03197321A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP2053061A patent/JPH03257017A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238310A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Ricoh Co Ltd | 酸化物高温超電導薄膜の製造方法 |
| JPH02255503A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-16 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH03197321A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
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