JPH0393625A - 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明１上　１００Ｋ以上の高臨界温度が期待されるタ
リウムを含む酸化物超電導体薄膜及びそのの製造方法に
関するものであも 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）やゲルマニウム二オプ（ＮｂｓＧｅ）
などが知られていた力ｔ　これらの材料の超電導転移温
度はたかだか２３Ｋであった方　ペロブス力イト系化合
物は　さらに高い転移温度が期待さ％　　Ｂａ−Ｌａ−
Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された　［シ０エイ、
シ０−、へ０ント１ノルツ及びケイ、エー、ミューラー
（Ｊ．Ｇ，Ｂｅｄｎｏｒｚ　　ａｎｄ　　Ｋ，Ａ，Ｍｕ
ｌｌｅｒ）　　．７ｔイトシスリフト●７エア・７４シ
２−ク（Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ　　Ｆｕｒ　　Ｐｈｙｓｉ
ｋ　　Ｂ）一コンデ０冫スト”ｖター（Ｃｏｎｄｅｎｓ
ｅｄ　　Ｍａｔｔｅｒ）　　Ｖｏ１，６４，１８９−１
９３（１９８６）ｌｏさらに　Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系の材料がＩＯＯＫ以上の転移温度を示すことも発
見された［エイチ、マエタゝ、ワイ、タナカ、エム、７
クトミ及びデイ、アサノ　（　Ｈ，Ｍａｅｄａ，Ｙ，Ｔ
ａｎａｋａ，Ｍ，Ｆｕｋｕｔｏｍｉ　　ａｎｄ　　Ｔ．
Ａｓａｎｏ）　　，シ＊　，　八−　二−　Ｘ　＃　，
　　　シ＊ヤーナｋ−オ７”７７＠ライト９●７イシ０
フクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ
　　Ａｐｐｌ一ｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏ１，２７
．Ｌ２０９−２１０（１９８８）］。加えてこのＢｉ系
よりも超電導転移温度の高いＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ一
〇系の材料が発見されるに至った［セゝ７ト、セ＃７ト
、シェンク゛及びエー、エム、ヘルマン　（Ｚ，Ｚ．Ｓ
ｈｅｎｇ　　ａｎｄ　　Ａ．Ｍ．Ｈｅｒｍａｎｎ），ネ
イチｗ−（Ｎａｔｕｒｅ）Ｖｏｌ．３３２，１３８−１
３９（１９８８）．コ。　　この種の材料の超電導機構
の詳細は明らかではない爪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も さらに超電導体と絶縁物とを交互に積層することにより
、より高い超電導転移温度が従来から期待されていた　
［エム、エイチ、コーエン及びデ１イ、エイチ、ドウク
１ラス、シコニア　（Ｍ．Ｈ．Ｃｏｈｅｎ　　ａｎｄ　
　Ｄ，Ｈ．Ｄｏｕｇｌａｓｓ，Ｊｒ．）　　，７４シ１
ル・レヒコー・レタース”（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　　Ｒｅ
ｖｉｅｗ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｖｏｌ，１９，１１８−
１２１（１９６７）］。

発明が解決しようとする課題 しかしながｈ　　Ｔｌ−Ｂａ−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
戒できないた取　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Ｌｓ　　−Ｘ　　この種の材料を実
用化する場念　薄膜状に加工することが強く要望されて
いるパ　従来の技術で１よ　良好な超電導特性を有する
薄膜作製は難しいものでありｔラ　　すなわ＆　　Ｔｌ
−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系には超電導転移温度の異なる
いくつかの相が存在することが知られている爪　特に転
移温度がＩＯＯＫ以上の相を薄膜の形態で達或するの（
上　非常に困難とされていあまた　従来このＴｌ系にお
いて良好な超電導特性を示す薄膜を形或するためには少
なくとも６００℃以上の熱処理あるいは形或時の加熱が
必要であり、そのため高い超電導転移温度が期待される
絶縁展との周期的な積層構造を得ることは極めて困難と
考えられ　またこの構造を利用した集積化デバイスを構
威することもたいへん困難であるとされていｔら 課題を解決するための手段 本発明者らによる第１の発明の酸化物超電導薄膜番上　
　主体成分が少なくともタリウム（Ｔｌ）、銅（Ｃｕ）
，　　およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む層状酸化
物超電導薄膜と、主体成分が少なくともＢｉとタングス
テン（Ｗ）を含む層状酸化物薄膜が交互に積層された構
造を持つことを特徴とする酸化物超電導薄膜であも さらに第２の発明の酸化物超電導薄膜の製造方法（九　
基体上に　少なくともＴｌ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
的に積層させて形成する酸化物薄膜と、少なくともＢｉ
を含む酸化物と少なくともＷを含む酸化物を周期的に積
層させて形或する酸化物薄膜とを、さらに交互に積層さ
せて得ることを特徴とする酸化物超電導薄膜の製造方法
であもここでアルカリ土類（＆ＩＩａ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作用 本発明者らによる第１の発明においてｇ＆ＴｈＯ２酸化
膜層またはこれを−主体とした層によりともに覆われた
結晶構造となっているところのＴｌ系超電導薄膜と、Ｔ
ｌ系超電導体とその結晶における格子定数（ａ軸）がほ
ぼ等しく、また安定なＢｉｓ　Ｑ　＊酸化膜層またはこ
れを主体とした層によりともに覆われた結晶構造となっ
ているところのＢｉとＷとを含む酸化物層状構造の絶縁
体薄膜とバ　交互に積層された構造をとることによって
、超電導膜と絶縁膜との間での相互拡散の少ない積層が
可能となり、その結果Ｔｌ系超電導薄膜における超電導
転移温度の上昇が実現されたものであも さらに第２の発明においては上記構造を達或するた吹　
少なくともＴｌを含む酸化惧　少なくともＢｉを含む酸
化物と、少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）
を含む酸化物あるいは少なくともＷ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
を行うことによって、再現性良＜Ｔｌ系超電導薄膜と絶
縁膜との積層を得ることに或功したものであも 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
明すも ます　本発明者らはＴｌ系超電導薄膜と絶縁膜との周期
的な積層構造を実現するた△　Ｔ１系超電導薄膜と種々
の絶縁膜との相互作用について検討した 通焦Ｔｌ系超電導薄膜は４００〜６００℃に加熱した基
体上に蒸着して得も　蒸着抵　そのままでも薄膜は超電
導特性を示す力ｔ　その後８５０〜９５０℃の熱処理を
施し　超電導特性を向上させもしかしなが転　基体温度
が高い時に絶縁膜をＴｌ系超電導薄膜に続いて積層した
り、絶縁膜を形或後熱処理を行った場合、超電導膜と絶
縁膜との間玄　元素の相互拡散が起こり超電導特性が太
きく劣化することが判明しｆ，　　相互拡散を起こさな
いために（よ　超電導焦　絶縁膜の結晶性が優れている
こと、超電導膜・絶縁膜間での格子の整合性が優れてい
ること、絶縁膜が８５０〜９５０℃の熱処理に対して安
定であることが不可欠と考えられも種々の検討を行った
結莱　本発明者らＣ！　　少なくともＷを含むＢｉ酸化
物層状構造の薄膜が絶縁膜として適していることを見い
だした　この理由として、Ｗを含むＢｉ層状酸化物（；
ｔ．Ｂｉａｓ２酸化物層がＷおよび酸素等の元素からな
る構造体を挟み込んだ層状ペロブス力イトを示すことが
知られており、このＢｉ＊０＊層は同種の結晶構造の物
質の界面に対して高温の熱処理においても非常に安定で
あり、またＴｌ系超電導体とＢｉ−Ｗ系酸化物との格子
の整合性がきわめて優れていることが考えられもさらに
本発明者らｉ；ｔ．．Ｔｌ系超電導薄膜とＢｉ−Ｗ系酸
化物薄膜を周期的に積層したＩＩ，　　Ｔｌ系超電導薄
膜本来の超電導転移温度が上昇することを見いだし氾 （実施例１） 本発明者らによる第ｌの発明の内容を更に深く理解され
るために　第１図を用い具体的な実施例を示す 第１図（友　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Ｔｌ　−Ｂａ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０ターゲット、　１２はＢｉ−Ｗ−０ターゲ
ット、　１３はシャッター、　１４はアパーチャコ　１
５は基＆　　１６は基体加熱用ヒーターを示す　焼結体
をブレス戒形加工して作製した２個のターゲットｌ１，
１２を用１，Ｘ．第１図に示すように配置させｔラすな
わ％　　ＭｇＯ（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もターゲッ
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，　　Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
−＋　Ｂｉ−Ｗ−０−＋　’ｒｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０−＋　Ｂｉ−Ｗ−０−＋Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
のサイクルでスバッタ蒸着が行なうことができ４　　Ｔ
ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０１１　　Ｂｉ−Ｗ−０膜の積
層の様子を概念的に第２図に示す　第２図において、２
ｌはＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０風２　２はＢｉ−Ｗ−
０膜を示す。

ターゲット１１Ｓ　１２への入力電九　Ｔｌ−Ｂａ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０およびＢｉ−Ｗ−０のスパッタ時間を制御
することにより、基体１５上に蒸着するＴｌ−Ｂａ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０膜２１，　　Ｂｉ−Ｗ−０膜２２の膜厚を
変えることができも基体ｌ５をヒーターｌ６で約６００
℃に加熱し　アルゴン・酸素（１：　　１）混合雰囲気
０．５Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリングを
行なう１，薄膜作製後は酸素雰囲気中において、８５０
℃の熱処理を１０分間施しｔ４　　本実施例で（よ　各
ターゲットノスパッタ電力を、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０：　１００１，　　Ｂｉ−Ｗ−０：　１００１とレ
　ターゲット１１，１２のスパッタ時間を制御しｔ＝　
　Ｂｉ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０［２　１の元素の組或比
率がＴｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２：３，　Ｂｉ
−Ｗ−０膜２２の元素の組戊比率がＢｉ：Ｗ＝２：１に
なるよう、ターゲット１１．１２の元素の組戒比率を調
整し？，．　　Ｔｌ−Ｂａ−Ｃ８１−Ｃｕ−０膜２１を
Ｂｉ−Ｗ−０膜２２と積層せずに基体１５上に形成した
場振　すなわちＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１その
ものの特性ｉ；ｔ．　　１２５Ｋで超電導転移を起こし
１００Ｋで抵抗がゼロになるものであう丸　さらに本発
明者らによるａ　結晶性を維持したまま、薄くできる膜
厚の限界はＢｉ−Ｗ−０膜２２については約２００Ａで
あっム　絶縁膜はできるだけ薄い方が好ましいの玄　膜
厚２００ＡのＢｉ−Ｗ−０膜２２に対して、Ｔｌ−Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の膜厚を変え第２図に示すよう
な（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜→Ｂｉ−Ｗ−０膜）
の積層構造を２０周期作製し九　そのときの超電導薄膜
の抵抗の温度特性を第３図に示す　第３図において、Ｔ
ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の膜厚がＩＯＯＡ，　
　３００Ａ，　　５００Ａのときのを特性をそれぞ札　
特性３１，３２、　３３に示す　特性３ｌにおいてはゼ
ロ抵抗温度が約３０ＫとＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜
２１の特性が劣化することがわかッｆ−ｏ　　この理由
として、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１とＢｉ−Ｗ
−０膜２２との間で元素の相互拡散による膜２１，２２
の結晶性の破壊が考えられも　さらに特性３３において
ＬＬ　　Ｂｉ−Ｗ−０膜２２との周期的な積層なしに基
体ｌ５上につけたときのＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜
２１本来の超電導特性とほとんど同じであり、絶縁膜Ｂ
ｉ−Ｗ−０膜２２との積層効果は確認されなかっｔ４シ
かしなが板　本発明者らは特性３２において、超電導転
移温嵐　ゼロ抵抗温度がともに約５Ｋ上昇することを見
いだした　この効果の詳細な理由については未だ不明で
あるＩＪ＜．　　Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１と
Ｂｉ−Ｗ−０膜２２との積層界面での元素の相互拡散の
影響が少なく、かつ薄いＢｉ　−Ｗ−０１ｌ２２を介し
て複数のＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌを積層する
ことによりＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２■において
超電導機構になんらかの変化が引き起こされたことが考
えられも な叙　超電導転移温度が上昇する効果！Ｌ　　Ｔｌ−Ｂ
ａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌの膜厚が２００〜４００Ａの
範囲で有効であることを、本発明者らは確認しｆ，な叙
　本発明者らは薄膜形成後の熱処理において、Ｔｌガス
を供給しながら行うと、より再現性よく超電導特性が得
られることを見いだし１，　　このことはＴｌの蒸気圧
が異常に高く、蒸発しやすいのでこれを供給することに
よって、結晶性の劣化を防ぐことができたためと考えら
れも な耘　本発明者らはターゲットｌ　１，　　もしくはｌ
２に鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタしたとき、基体ｌ５
の温度が上記実施例よりも約１００℃低くて転上記実施
例と同等な結果が得られることを見いだし九 さらに本発明者ら｛ＩＴｌの酸化物と、ＢＬＣａ．　　
Ｃｕの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々ニ蒸発さ
せ、基体上にＴｌ−０４　Ｂａ−Ｃｕ−０−ｅ　Ｃａ−
Ｃｕ−０−＋Ｂａ−Ｃｕ−０→Ｔｌ−０の順で周期的に
積層させた場念さらにＢｉの酸化物と、Ｗの酸化物を異
なる蒸発源から真空中で別々に蒸発させ、Ｂｉ−０→Ｗ
−０−ｈＢｉ−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、安定した膜質へ　しかも膜表面が極めて平坦なＴ
ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導薄膜およびＢｉ−Ｗ−
０絶縁膜が得られることを見いだしｔも さらに本発明者ら（＆　　Ｔｌ−０、Ｂａ−Ｃｕ−０、
Ｃａ−Ｃｕ−０，Ｂｉ−０，　Ｗ−０を別々の蒸発源か
ら蒸発させ、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導薄膜と
Ｂｉ−Ｗ−０絶縁膜を周期的に積層した線　極めて制御
性良＜　ｍ　（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０）ｎ　（　
Ｂｉ−Ｗ−０）の周期構造を持つ薄膜を形戒できること
を見いだし１，　　ここでれ　ｎは正の整数を示す　さ
らに　このｍ　（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０）　　・
ｎ　（Ｂｉ−Ｗ−０）薄膜ｇ！　　＜実施例１）に示し
たＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ一〇を同時に蒸着して得る超
電導薄膜Ｌ　　Ｂｉ−Ｗ−０を同時に蒸着して得る酸化
物絶縁膜とを周期的に積層して得た薄膜に比べて、はる
かに結晶性が優れ超電導転移温嵐　臨界電流密度等の特
性に勝っているζとも併せて見いだし丸　さらに本発明
者らＣ友　　上記の方法で作製したＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０超電導薄膜とＢｉ−Ｗ−０絶縁膜はともに薄膜
表面が極めて平坦であることを見いだし九 これらのことは第４図に示す積層の概念図を用いて説明
することができも　すなわ板　それぞれ層状構造を構戒
する異なる元素を別々に順次積層していくことにより、
基体表面に対し平行な面内だけで積層された蒸着元素が
動くだけ℃　基体表面に対し垂直方向への元素の移動が
ないことによるものと考えられも　さら４Ｑ　　Ｂｉと
Ｗを含む酸化物層状ペロプス力イト構造の結晶のａ軸の
長さ＆友Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０のそれとほぼ等し
く、゜連続的にエビタキシャル戒長が可能であることに
よるものと考えられも さらに以外にＬ　良好な超電導特性を得るに必要な基体
の温嵐　熱処理温度ｋ　従来より低いことを見いだしｔ
も Ｔｌ　−０，　Ｂａ−Ｃｕ−０，　Ｃａ−Ｃｕ−０，　
，　Ｂｉ−０，　Ｗ−０を周期的に積層させる方法とし
ては　いくつか考えられも　−般＋，：，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、周期的積層を達或する
ことができも　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九　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
ていも　しかしなか板　本発明者らＥ上　　このＴｌ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　以外にも良好な積層膜作
製が可能なことを発見しｔ４　　スパッタ中の高い酸素
ガス圧およびスパッタ放電ＭＴｌ系のＩＯＯＫ以上の臨
界温度を持っ相の形恵　およびＢｉ−Ｗ−０絶縁膜の形
成に都合がよいためではなかろうかと考えられも スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法として｛上
　組成分布を設けたｌケ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爪　組戒
の異なる複数個のターゲット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も　この
場伍　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
ることができも　また基板を周期的運動させて各々ター
ゲットの上を移動させる方法でも作製が可能であも　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《戴　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
層膜が実現されも　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Ｔｌ系酸化物の
周期的積層が作製可能となん 以下本発明者らによる第２の発明の内容をさらに深く理
解されるために　具体的な実施例を示す（実施例２） 第５図に本実施例で用いた５元マグネトロンスパッタ装
置の概略図を示す　第５図において、　５０はＢｉター
ゲット、　５１はＴｌターゲット、　５２はＢａＣｕ合
金ターゲット、　５３はＣａＣｕ合金ターゲット、　５
４はＷターゲット、　５５はシャッター、５６はスリッ
ト、　５７は基依　５８は基体加熱用ヒーターを示す　
計５個のターゲット５０、　５１、５２、　５３、　５
４は第２図に示すように配置させた　即Ｌ　　ＭｇＯ　
（１　０　０）基体５７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も　ターゲットの前方
には回転するシャッター５５があり、パルスモー夕で駆
動することによりその中に設けられたスリット５６の回
転が制御され　各ターゲットのサイクル及びスパッタ時
間を設定することができも　基体５７をヒーター５８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ｆ，　　各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂ
ｉ　：　３０ｍＡ，　Ｔｌ　：　３０ｍＡ，　ＢａＣｕ
　：　８０ｍＡ，　ＣａＣｕ　：　３００ｍＡ，Ｗ：４
００ｍＡにして実験を行ッｆ，，　　Ｔｌ−ＢａＣｕ−
ＣａＣｕ−”ＴｌのサイクルでスパッタＬＡＴｌ−Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜の元素の組或比率がＴｌ：Ｂａ：Ｃ
ａ：Ｃｕ−２：２：２：３となるように各ターゲットの
スパッタ時間を調整し上記サイクルを２０周期行った結
凰　１００Ｋ以上の臨界温度を持つ相を作製することが
でき氾このままの状態でもこのＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０薄膜は１００Ｋ以上の超電導転移を示した力ｔ　さ
らに酸素中で６５０ｔ．１時間の熱処理を行なうと非常
に再現性よくなり、超電導転移温度は１２５運　抵抗が
ゼロになる温度は１０５Ｋになうｔも　　超電導転移温
度が１００Ｋを越す相は金属元素がＴｌ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｂａ−Ｔｌの順序で並んだ酸
化物の層から戊り立っているとも言われており、本発明
の製造方法がこの構造−を作るのに非常に役だっている
のではないかと考えられも　また　同様にＢｉ→ｌ−＋
ＢｉのサイクルでＢｉ−Ｗ−０膜の元素の組或比がＢｉ
：Ｗ−２：ｌとなるように各ターゲットのスパッタ時間
を調整し　上記サイクルを４サイクルまで少なくして、
Ｂｉ−Ｗ−０膜の膜厚を薄くしてｋ　極めて結晶性に優
れたＢｉ−Ｗ−０膜が得られん さらに本発明者らはｍｘ　（Ｔｌ−ｅＢａｃｕ−＊Ｃａ
Ｃｕ−＋ＢａＣｕ−＋Ｔｌ）　→ｎ　ｘ　（Ｂｉ−ｓ＝
Ｗ−＋Ｂｉ）のサイクルで各ターゲットをスパッタＬ，
，　　ｍ　（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０）　　・ｎ（
Ｂｉ−Ｗ−０）薄膜を基体５７上に作製した　ここで鶏
　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
べん　第６図にｍ＝２、６、　ｌ６のときに得た膜の抵
抗の温度変化をそれぞれ特性６１，６２、６３に示す　
第６図において、ｍ＝６のとき、最も高い超電導転移温
度およびゼロ抵抗温嵐　すなわち特性６２が得られ丸　
特性６２の超電導転移温嵐　ゼロ抵抗温度はＴｌ−Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜本来のそれらの値よりも約８Ｋ高い
ものであっ九この効果の詳細な理由については未だ不明
である戟　本実施例に示した方法でＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０膜とＢｉ−Ｗ−０膜とを周期的に積層すること
によって、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜とＢｉ−Ｗ−
０膜が互いにＴ１＊０象層と１３ｉ象Ｑ＊層を介してエ
ビタキシャル戒長していることにより積層界面での元素
の相互拡散の影響がなく、かつ結晶性に優れた薄いＢｉ
−Ｗ−０膜を介して同じく結晶性に優れたＴｌ−Ｂａ−
Ｃａ−Ｃｕ−０１１［を積層することによりＴｌ−Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜において超電導機構になんらかの変
化が引き起こされたことが考えられもな叙　超電導転移
温度が上昇する効果ｓｔ，　　Ｔｌ→ＢａＣｕ−ｅ　Ｃ
ａＣｕ−＋　ＢａＣｕ−＊　Ｔｌのサイクルが４〜ｌＯ
の範囲で有効であることを、本発明者らは確認したさら
に　本発明者らは基体の温度は４００〜６００℃．の範
囲で最もＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導薄膜の結ｉ
ａおよび超電導特性がよいことを見いだし九　これは蒸
気圧が異常にに高いＴｌの蒸発が６００℃以上で起こり
、さらに４００℃以下では結晶化が得られないことが考
えられも な叙　本発明者らはターゲット５　１，　　もしくは５
４に鉛（　Ｐ　ｂ）を添加してスパッタしたとき、基体
５７の温度が上記実施例よりも約１００℃低くて転上記
実施例と同等な結果が得られることを見いだしｔ４ 発明の効果 以上のように第１の本発明の酸化物超電導薄膜ｊよＴｌ
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の発明の酸化物超電導薄膜
の製造方法は第１の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太きもち

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例における薄膜の製造装置
の概略構造阻　第２図はＭ１の発明の薄展の構造阻　第
３図は第１図の装置により得た薄膜における抵抗の温度
特性阻　第４図は第２の発明の構造飄　第５図は第２の
発明の実施例における薄膜の製造装置の概略構造阻　第
６図は第５図の装置により得た薄膜における抵抗の温度
特性図であも １１、１２、５０．５Ｌ５２、５３、５４−−−−ス八
”ｙ？ｌＪ７？”夕−＆”ｙ｝、１３、５５・・・シャ
ッター、゛ｌ４・・・ア八１−チャー、５６・・・スリ
フト、ｌ５、５７・・・ＭｇＯ基．体、ｌ６、５８−−
−ｈ−ター、２１　・・４１−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜
、２２・・・Ｂｉ−１−０１１、３１、３２、３３、６
１、６２、６３・・・薄膜の抵抗の温度特也

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　主体成分が少なくともタリウム（Ｔｌ）、銅（
   Ｃｕ）、およびアルカリ土類（ I I ａ族）を含む層状
   酸化物超電導薄膜と、主体成分が少なくともＴｌとタン
   グステン（Ｗ）を含む層状酸化物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. （２）　基体上に、少なくともＴｌを含む酸化物と少な
   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を含む酸化物と少なくともＷ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. （３）　基体の温度を４００〜６００℃の範囲にしたこ
   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. （４）　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。
5. （５）　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。