JPH04214009A - 酸化物超電導膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導膜の製造方法Info
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザアブレーショ
ン法を用いる酸化物超電導膜の製造方法に関するもので
ある。
ン法を用いる酸化物超電導膜の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】たとえばエキシマレーザ光を用いるレー
ザアブレーション法による酸化物超電導膜の形成は、高
品質の膜を容易に実現できる点で注目を集めている。レ
ーザアブレーション法を用いる場合、レーザ光には、一
般にパルスレーザ光が用いられている。
ザアブレーション法による酸化物超電導膜の形成は、高
品質の膜を容易に実現できる点で注目を集めている。レ
ーザアブレーション法を用いる場合、レーザ光には、一
般にパルスレーザ光が用いられている。
【０００３】従来、このレーザアブレーション法により
膜形成を行なう場合、パルス動作するレーザ光の繰返し
周波数を１０Ｈｚ以下にして、比較的低い成膜速度を採
用していた。公表されている文献によれば、たとえば、
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，第５３巻第１６号第
１５５７〜１５５９頁（１９８８）“Ｅｐｉｔａｘｉａ
ｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＹＢａ ２ Ｃｕ３ ０ ７
−ｘ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｂｙ ａ ｌａｓｅｒ
ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ”にあるよ
うに、１２００オングストローム／分が公知の最高の成
膜速度である。すなわち、上記公知文献の第１５５７頁
には、４オングストローム／パルス、１５００パルス／
５分の成膜条件が記載されており、これによれば、上述
したように、１２００オングストローム／分の成膜速度
となる。
膜形成を行なう場合、パルス動作するレーザ光の繰返し
周波数を１０Ｈｚ以下にして、比較的低い成膜速度を採
用していた。公表されている文献によれば、たとえば、
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，第５３巻第１６号第
１５５７〜１５５９頁（１９８８）“Ｅｐｉｔａｘｉａ
ｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＹＢａ ２ Ｃｕ３ ０ ７
−ｘ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｂｙ ａ ｌａｓｅｒ
ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ”にあるよ
うに、１２００オングストローム／分が公知の最高の成
膜速度である。すなわち、上記公知文献の第１５５７頁
には、４オングストローム／パルス、１５００パルス／
５分の成膜条件が記載されており、これによれば、上述
したように、１２００オングストローム／分の成膜速度
となる。
【０００４】このように、従来、レーザアブレーション
法において、最高の成膜速度がたとえば１２００オング
ストローム／分に限られていたのは、その他の膜形成方
法（たとえばスパッタリング、真空蒸着、等）に比べて
成膜速度が十分に大きく、エレクトロニクス分野への応
用に際して、これ以上の成膜速度は必要性がないこと、
および、より高い成膜速度においては、得られた酸化物
超電導膜の超電導特性の低下があること、の理由による
と考えられる。
法において、最高の成膜速度がたとえば１２００オング
ストローム／分に限られていたのは、その他の膜形成方
法（たとえばスパッタリング、真空蒸着、等）に比べて
成膜速度が十分に大きく、エレクトロニクス分野への応
用に際して、これ以上の成膜速度は必要性がないこと、
および、より高い成膜速度においては、得られた酸化物
超電導膜の超電導特性の低下があること、の理由による
と考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】通常のレーザアブレー
ション法によって酸化物超電導膜を形成しようとする場
合、繰返し周波数を増大させることにより、成膜速度が
増大されるが、成膜速度が、たとえば２０００オングス
トローム／分以上となるように増大されると、得られた
酸化物超電導膜は、１μｍ以下の微細な結晶粒の集合体
となり、結晶粒界が明瞭に現れてくることに応じて、臨
界温度および臨界電流密度の低下が認められている。
ション法によって酸化物超電導膜を形成しようとする場
合、繰返し周波数を増大させることにより、成膜速度が
増大されるが、成膜速度が、たとえば２０００オングス
トローム／分以上となるように増大されると、得られた
酸化物超電導膜は、１μｍ以下の微細な結晶粒の集合体
となり、結晶粒界が明瞭に現れてくることに応じて、臨
界温度および臨界電流密度の低下が認められている。
【０００６】したがって、現在のところ、高い成膜速度
においては、良質の酸化物超電導膜の実現、すなわち良
好な超電導特性の実現には至っていない。
においては、良質の酸化物超電導膜の実現、すなわち良
好な超電導特性の実現には至っていない。
【０００７】それゆえに、この発明の目的は、従来より
も高速の成膜を行なっても、超電導特性の低下をそれほ
ど招かない、酸化物超電導膜の製造方法を提供しようと
することである。
も高速の成膜を行なっても、超電導特性の低下をそれほ
ど招かない、酸化物超電導膜の製造方法を提供しようと
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、酸化物超電
導物質の成分を含むターゲットにレーザ光を照射し、そ
れによってターゲットから飛散した粒子を基板上に堆積
させる、レーザアブレーション法を用いる酸化物超電導
膜の製造方法に向けられるものである。
導物質の成分を含むターゲットにレーザ光を照射し、そ
れによってターゲットから飛散した粒子を基板上に堆積
させる、レーザアブレーション法を用いる酸化物超電導
膜の製造方法に向けられるものである。
【０００９】このようなレーザアブレーション法を用い
る酸化物超電導膜の製造方法において、本件発明者は、
成膜条件、より特定的には、成膜時の酸素ガス流量、同
じく酸素ガス圧力、ターゲットと基板との間の距離、基
板の温度、レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密
度およびレーザパルスエネルギの各条件を、それぞれ所
定の範囲に選ぶことにより、高速の成膜を行なっても、
良好な超電導特性を有する酸化物超電導膜が得られるこ
とを見出した。
る酸化物超電導膜の製造方法において、本件発明者は、
成膜条件、より特定的には、成膜時の酸素ガス流量、同
じく酸素ガス圧力、ターゲットと基板との間の距離、基
板の温度、レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密
度およびレーザパルスエネルギの各条件を、それぞれ所
定の範囲に選ぶことにより、高速の成膜を行なっても、
良好な超電導特性を有する酸化物超電導膜が得られるこ
とを見出した。
【００１０】すなわち、この発明では、ａ．成膜時の酸
素ガス流量が５０ＳＣＣＭ以上、ｂ．成膜時の酸素ガス
圧力が１０〜１０００ｍＴｏｒｒ、 ｃ．ターゲットと基板との間の距離が４０〜１００ｍｍ
、 ｄ．基板の温度が６００〜８００℃、 ｅ．レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度が１
Ｊ／ｃｍ２ 以上、および ｆ．レーザパルスエネルギが１００ｍＪ以上とされるこ
とを特徴としている。
素ガス流量が５０ＳＣＣＭ以上、ｂ．成膜時の酸素ガス
圧力が１０〜１０００ｍＴｏｒｒ、 ｃ．ターゲットと基板との間の距離が４０〜１００ｍｍ
、 ｄ．基板の温度が６００〜８００℃、 ｅ．レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度が１
Ｊ／ｃｍ２ 以上、および ｆ．レーザパルスエネルギが１００ｍＪ以上とされるこ
とを特徴としている。
【００１１】この発明は、たとえば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏの組成を有するイットリウム系酸化物超電導膜の製造
に有利に適用されることができる。
Ｏの組成を有するイットリウム系酸化物超電導膜の製造
に有利に適用されることができる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、後述する実施例から
明らかになるように、２０００オングストローム／分以
上の成膜速度においても、優れた超電導特性を有する高
品質の酸化物超電導膜を得ることができる。言い換える
と、成膜速度を２０００オングストローム／分以上とし
ても、得られた酸化物超電導膜の超電導特性が実質的に
低下せず、したがって、この発明は、２０００オングス
トローム／分以上の成膜速度において、特に顕著な効果
を発揮するといえる。
明らかになるように、２０００オングストローム／分以
上の成膜速度においても、優れた超電導特性を有する高
品質の酸化物超電導膜を得ることができる。言い換える
と、成膜速度を２０００オングストローム／分以上とし
ても、得られた酸化物超電導膜の超電導特性が実質的に
低下せず、したがって、この発明は、２０００オングス
トローム／分以上の成膜速度において、特に顕著な効果
を発揮するといえる。
【００１３】このように、この発明は、酸化物超電導膜
の高速成膜における高品質化に有効であるから、基板と
して、たとえば長尺のテープ状基材を用い、そこに連続
的に酸化物超電導膜を成膜することによって得られる酸
化物超電導線材の製造に適用されたとき、特に効果的で
ある。
の高速成膜における高品質化に有効であるから、基板と
して、たとえば長尺のテープ状基材を用い、そこに連続
的に酸化物超電導膜を成膜することによって得られる酸
化物超電導線材の製造に適用されたとき、特に効果的で
ある。
【００１４】
【実施例】図１は、この発明の一実施例を実施している
状態を示している。
状態を示している。
【００１５】矢印１で示すように供給される酸素ガスは
、流量調節装置２によって流量調整された後、入口３か
ら、成膜チャンバ４内に導入される。成膜チャンバ４の
別の位置には、真空排気口５が設けられ、この真空排気
口５に接続された真空ポンプ（図示せず）の排気量をコ
ントロールバルブ等によって調節することにより、成膜
チャンバ４内の酸素ガス圧力が所望の値に保つことがで
きるようにされている。
、流量調節装置２によって流量調整された後、入口３か
ら、成膜チャンバ４内に導入される。成膜チャンバ４の
別の位置には、真空排気口５が設けられ、この真空排気
口５に接続された真空ポンプ（図示せず）の排気量をコ
ントロールバルブ等によって調節することにより、成膜
チャンバ４内の酸素ガス圧力が所望の値に保つことがで
きるようにされている。
【００１６】成膜チャンバ４の壁部には、たとえば合成
石英ガラスからなるウィンドウ６が設けられる。レーザ
光７は、集光レンズ８によって絞られた後、ウィンドウ
６を通して、成膜チャンバ４内に導入される。
石英ガラスからなるウィンドウ６が設けられる。レーザ
光７は、集光レンズ８によって絞られた後、ウィンドウ
６を通して、成膜チャンバ４内に導入される。
【００１７】成膜チャンバ４内において、レーザ光７は
、ターゲット９の表面に照射される。このターゲット９
には、たとえば、酸化物超電導材料であるＹ１ Ｂａ２
Ｃｕ３ Ｏｘ の焼結体が用いられる。基板１０は、
基板保持台１１上に保持される。基板保持台１１は、基
板１０を加熱するヒータを内蔵している。基板１０は、
ターゲット９上でのレーザ光７の照射位置１２を通る法
線上であって、ターゲット９と平行になるように配置さ
れている。
、ターゲット９の表面に照射される。このターゲット９
には、たとえば、酸化物超電導材料であるＹ１ Ｂａ２
Ｃｕ３ Ｏｘ の焼結体が用いられる。基板１０は、
基板保持台１１上に保持される。基板保持台１１は、基
板１０を加熱するヒータを内蔵している。基板１０は、
ターゲット９上でのレーザ光７の照射位置１２を通る法
線上であって、ターゲット９と平行になるように配置さ
れている。
【００１８】この発明は、たとえば２０００オングスト
ローム／分以上といった高い成膜速度であっても、高品
質の酸化物超電導膜が得られる成膜条件を見出したこと
を要旨とするものである。特許請求の範囲では、ａ〜ｆ
の６つの成膜条件が与えられている。すなわち、これら
の成膜条件を満足したときに、高速の成膜を行なった場
合でも、高品質の酸化物超電導膜が得られ、これらの条
件の少なくとも一つが満足されない場合には、良好な超
電導特性を有する酸化物超電導膜が得られない。
ローム／分以上といった高い成膜速度であっても、高品
質の酸化物超電導膜が得られる成膜条件を見出したこと
を要旨とするものである。特許請求の範囲では、ａ〜ｆ
の６つの成膜条件が与えられている。すなわち、これら
の成膜条件を満足したときに、高速の成膜を行なった場
合でも、高品質の酸化物超電導膜が得られ、これらの条
件の少なくとも一つが満足されない場合には、良好な超
電導特性を有する酸化物超電導膜が得られない。
【００１９】以下に、これらの成膜条件を決定するため
に行なった実験例について説明する。実験例は、成膜条
件のいずれか一つが満されなければ、たとえば２０００
オングストローム／分以上といった高い成膜速度におい
ては、良好な超電導特性を示す酸化物超電導膜が得られ
ないことを示すものであり、前述した６つの成膜条件に
対応して、６つの実験例を含んでいる。
に行なった実験例について説明する。実験例は、成膜条
件のいずれか一つが満されなければ、たとえば２０００
オングストローム／分以上といった高い成膜速度におい
ては、良好な超電導特性を示す酸化物超電導膜が得られ
ないことを示すものであり、前述した６つの成膜条件に
対応して、６つの実験例を含んでいる。
【００２０】すべての実験例において、図１に示すよう
な成膜装置が用いられ、基板１０には、ＭｇＯ（１００
）単結晶が用いられ、レーザ光７には、波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマレーザ光が用いられ、ターゲット９に
は、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ の焼結体が用いられ
、基板１０上に、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ の酸化
物超電導膜を形成した。また、すべての実験例において
、成膜速度の高速化による超電導特性の変化を見るため
、成膜速度を変化させるべく、レーザ光の繰返し周波数
［Ｈｚ］を、１、５、１０、２０、３０、５０、１００
、２００および２５０のように変化させ、それぞれの繰
返し周波数のもとで得られた試料の超電導特性を評価し
た。
な成膜装置が用いられ、基板１０には、ＭｇＯ（１００
）単結晶が用いられ、レーザ光７には、波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマレーザ光が用いられ、ターゲット９に
は、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ の焼結体が用いられ
、基板１０上に、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ の酸化
物超電導膜を形成した。また、すべての実験例において
、成膜速度の高速化による超電導特性の変化を見るため
、成膜速度を変化させるべく、レーザ光の繰返し周波数
［Ｈｚ］を、１、５、１０、２０、３０、５０、１００
、２００および２５０のように変化させ、それぞれの繰
返し周波数のもとで得られた試料の超電導特性を評価し
た。
【００２１】実験例１（酸素ガス流量）上述したレーザ
光の繰返し周波数および成膜時の酸素ガス流量を除いて
、成膜条件を、次のように設定した。
光の繰返し周波数および成膜時の酸素ガス流量を除いて
、成膜条件を、次のように設定した。
【００２２】成膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒ
ターゲット・基板間距離：７０ｍｍ 基板温度：６７５℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ２
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３５０ｍＪ 以下の表１に示すように、成膜時のガス流量［ＳＣＣＭ
］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を行な
った。
ターゲット・基板間距離：７０ｍｍ 基板温度：６７５℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ２
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３５０ｍＪ 以下の表１に示すように、成膜時のガス流量［ＳＣＣＭ
］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を行な
った。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１において、項目名が付されずに示した
数値は、液体窒素の沸点７７．３Ｋにおける臨界電流密
度を示すもので、単位は［Ａ／ｃｍ２ ］である。この
臨界電流密度が「０」のものは、超電導転移温度が液体
窒素の沸点７７．３Ｋ未満であり、７７．３Ｋでは臨界
電流が流れなかったことを示しており、このことは、後
述する実験例においても同様である。
数値は、液体窒素の沸点７７．３Ｋにおける臨界電流密
度を示すもので、単位は［Ａ／ｃｍ２ ］である。この
臨界電流密度が「０」のものは、超電導転移温度が液体
窒素の沸点７７．３Ｋ未満であり、７７．３Ｋでは臨界
電流が流れなかったことを示しており、このことは、後
述する実験例においても同様である。
【００２５】また、表１において、「成膜速度」は、種
々の「成膜時ガス流量」のもとで得られた成膜速度の平
均値を示しており、単位は「オングストローム／分」で
ある。
々の「成膜時ガス流量」のもとで得られた成膜速度の平
均値を示しており、単位は「オングストローム／分」で
ある。
【００２６】表１から明らかなように、成膜時の酸素ガ
ス流量が５０ＳＣＣＭ以上であれば、臨界電流密度とし
て１×１０６ Ａ／ｃｍ２ 以上またはこれにほぼ匹敵
する値が、成膜速度２２５０オングストローム／分以上
においても得られている。他方、成膜時の酸素ガス流量
が５０ＳＣＣＭより少ない場合は、２０００オングスト
ローム／分以下の成膜速度においては高特性が得られる
が、２０００オングストローム／分を越える成膜速度に
おいて、急激に特性が低下している。
ス流量が５０ＳＣＣＭ以上であれば、臨界電流密度とし
て１×１０６ Ａ／ｃｍ２ 以上またはこれにほぼ匹敵
する値が、成膜速度２２５０オングストローム／分以上
においても得られている。他方、成膜時の酸素ガス流量
が５０ＳＣＣＭより少ない場合は、２０００オングスト
ローム／分以下の成膜速度においては高特性が得られる
が、２０００オングストローム／分を越える成膜速度に
おいて、急激に特性が低下している。
【００２７】実験例２（酸素ガス圧力）レーザ光の繰返
し周波数および成膜時の酸素ガス圧力を除いて、成膜条
件を、以下のように設定した。
し周波数および成膜時の酸素ガス圧力を除いて、成膜条
件を、以下のように設定した。
【００２８】成膜時の酸素ガス流量：１００ＳＣＣＭタ
ーゲット・基板間距離：７０ｍｍ 基板温度：７００℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： １
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３９０ｍＪ 以下の表２に示すように、成膜時の酸素ガス圧力［ｍＴ
ｏｒｒ］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜
を行なった。
ーゲット・基板間距離：７０ｍｍ 基板温度：７００℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： １
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３９０ｍＪ 以下の表２に示すように、成膜時の酸素ガス圧力［ｍＴ
ｏｒｒ］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜
を行なった。
【００２９】表２において、項目名が付されずに示した
数値のうち、上段が臨界電流密度［Ａ／ｃｍ２ ］であ
り、下段が成膜速度［オングストローム／分］である。
数値のうち、上段が臨界電流密度［Ａ／ｃｍ２ ］であ
り、下段が成膜速度［オングストローム／分］である。
【００３０】
【表２】
【００３１】表２から明らかなように、成膜時の酸素ガ
ス圧力が、５ｍＴｏｒｒのように１０ｍＴｏｒｒを下回
ると、成膜速度にかかわらず、臨界電流密度が極めて小
さいか０であった。
ス圧力が、５ｍＴｏｒｒのように１０ｍＴｏｒｒを下回
ると、成膜速度にかかわらず、臨界電流密度が極めて小
さいか０であった。
【００３２】酸素ガス圧力が１０ｍＴｏｒｒとなれば、
成膜速度２０００オングストローム／分以上となっても
、１０５ Ａ／ｃｍ２ のオーダの臨界電流密度を有す
る試料が得られた。そして、酸素ガス圧力が１０〜１０
００ｍＴｏｒｒの範囲内に選ばれると、成膜速度２００
０オングストローム／分以上であっても、高特性を維持
することができた。
成膜速度２０００オングストローム／分以上となっても
、１０５ Ａ／ｃｍ２ のオーダの臨界電流密度を有す
る試料が得られた。そして、酸素ガス圧力が１０〜１０
００ｍＴｏｒｒの範囲内に選ばれると、成膜速度２００
０オングストローム／分以上であっても、高特性を維持
することができた。
【００３３】他方、酸素ガス圧力が、１２００ｍＴｏｒ
ｒのように１０００ｍＴｏｒｒを越えると、成膜速度２
０００オングストローム／分以上において、特性の低下
が顕著であった。
ｒのように１０００ｍＴｏｒｒを越えると、成膜速度２
０００オングストローム／分以上において、特性の低下
が顕著であった。
【００３４】実験例３（ターゲット・基板間距離）レー
ザ光の繰返し周波数およびターゲット・基板間距離を除
いて、成膜速度を、以下のように設定した。
ザ光の繰返し周波数およびターゲット・基板間距離を除
いて、成膜速度を、以下のように設定した。
【００３５】成膜時の酸素ガス流量：１００ＳＣＣＭ成
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒ基板温度：７０
０℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： １
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３９０ｍＪ 以下の第３表に示すように、ターゲット・基板勘距離［
ｍｍ］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を
行なった。
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒ基板温度：７０
０℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： １
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：３９０ｍＪ 以下の第３表に示すように、ターゲット・基板勘距離［
ｍｍ］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を
行なった。
【００３６】表３において、項目名が付されずに示した
数値は、表２と同様、上段が臨界電流密度［Ａ／ｃｍ２
］であり、下段が成膜速度［オングストローム／分］
である。
数値は、表２と同様、上段が臨界電流密度［Ａ／ｃｍ２
］であり、下段が成膜速度［オングストローム／分］
である。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３から明らかなように、ターゲット・基
板間距離が、３０ｍｍのように４０ｍｍを下回る場合、
成膜速度にかかわらず、臨界電流密度は、極めて小さい
か０であった。
板間距離が、３０ｍｍのように４０ｍｍを下回る場合、
成膜速度にかかわらず、臨界電流密度は、極めて小さい
か０であった。
【００３９】これに対して、ターゲット・基板間距離が
、４０〜１００ｍｍの範囲内では、２０００オングスト
ローム／分以上の成膜速度においても、高い臨界電流密
度を維持することができた。
、４０〜１００ｍｍの範囲内では、２０００オングスト
ローム／分以上の成膜速度においても、高い臨界電流密
度を維持することができた。
【００４０】他方、ターゲット・基板間距離が、１１０
ｍｍのように１００ｍｍを越えると、成膜速度２０００
オングストローム／分以上において、臨界電流密度の低
下が著しかった。
ｍｍのように１００ｍｍを越えると、成膜速度２０００
オングストローム／分以上において、臨界電流密度の低
下が著しかった。
【００４１】実験例４（基板温度）
レーザ光の繰返し周波数および基板温度を除いて、成膜
条件を、以下のように設定した。
条件を、以下のように設定した。
【００４２】成膜時の酸素ガス流量：１００ＳＣＣＭ成
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：７０ｍｍ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ２
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：４００ｍＪ 以下の表４に示すように、基板温度［℃］を変化させ、
各々の繰返し周波数のもとで成膜を行なった。
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：７０ｍｍ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ２
．５Ｊ／ｃｍ２ レーザパルスエネルギ：４００ｍＪ 以下の表４に示すように、基板温度［℃］を変化させ、
各々の繰返し周波数のもとで成膜を行なった。
【００４３】表４において、項目名が付されずに示した
数値のうち、上段が臨界温度を示し、下段が臨界電流密
度［Ａ／ｃｍ２ ］を示している。また、「成膜速度」
は、種々の「基板温度」で成膜した場合の成膜速度の平
均値であり、単位は［オングストローム／分］である。
数値のうち、上段が臨界温度を示し、下段が臨界電流密
度［Ａ／ｃｍ２ ］を示している。また、「成膜速度」
は、種々の「基板温度」で成膜した場合の成膜速度の平
均値であり、単位は［オングストローム／分］である。
【００４４】
【表４】
【００４５】表４から明らかなように、基板温度が、５
５０℃のように６００℃を下回ると、成膜速度にかかわ
らず、臨界温度および臨界電流密度のような超電導特性
が悪かった。
５０℃のように６００℃を下回ると、成膜速度にかかわ
らず、臨界温度および臨界電流密度のような超電導特性
が悪かった。
【００４６】これに対して、６００〜８００℃の基板温
度では、成膜速度２０００オングストローム／分以上に
おいても、高特性が保たれた。
度では、成膜速度２０００オングストローム／分以上に
おいても、高特性が保たれた。
【００４７】他方、基板温度が、８５０℃のように８０
０℃を越えると、成膜速度２０００オングストローム／
分以上において、特性低下が大きかった。
０℃を越えると、成膜速度２０００オングストローム／
分以上において、特性低下が大きかった。
【００４８】実験例５（レーザ光のエネルギ密度）レー
ザ光の繰返し周波数およびレーザ光のターゲット表面上
でのエネルギ密度を除いて、成膜条件を、以下のように
設定した。
ザ光の繰返し周波数およびレーザ光のターゲット表面上
でのエネルギ密度を除いて、成膜条件を、以下のように
設定した。
【００４９】成膜時の酸素ガス流量：１００ＳＣＣＭ成
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：７０ｍｍ 基板温度：６５０℃ レーザパルスエネルギ：４００ｍＪ 以下の表５に示すように、レーザ光のターゲット表面上
でのエネルギ密度［Ｊ／ｃｍ２ ］を変化させ、各々の
繰返し周波数のもとで成膜を行なった。
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：７０ｍｍ 基板温度：６５０℃ レーザパルスエネルギ：４００ｍＪ 以下の表５に示すように、レーザ光のターゲット表面上
でのエネルギ密度［Ｊ／ｃｍ２ ］を変化させ、各々の
繰返し周波数のもとで成膜を行なった。
【００５０】表５において、項目名が付されずに示した
数値のうち、上段が臨界温度であり、下段が臨界電流密
度［Ａ／ｃｍ２ ］である。また、括弧内に示された数
値は、成膜速度［オングストローム／分］である。
数値のうち、上段が臨界温度であり、下段が臨界電流密
度［Ａ／ｃｍ２ ］である。また、括弧内に示された数
値は、成膜速度［オングストローム／分］である。
【００５１】
【表５】
【００５２】表５から明らかなように、エネルギ密度が
、０．２Ｊ／ｃｍ２ 、０．５Ｊ／ｃｍ２ 、０．８Ｊ
／ｃｍ２ のように１Ｊ／ｃｍ２ 未満であると、超電
導特性が極めて悪かった。
、０．２Ｊ／ｃｍ２ 、０．５Ｊ／ｃｍ２ 、０．８Ｊ
／ｃｍ２ のように１Ｊ／ｃｍ２ 未満であると、超電
導特性が極めて悪かった。
【００５３】これに対して、エネルギ密度が１Ｊ／ｃｍ
２ 以上においては、成膜速度にかかわらず、高性能の
酸化物超電導膜が得られた。
２ 以上においては、成膜速度にかかわらず、高性能の
酸化物超電導膜が得られた。
【００５４】実験例６（レーザパルスエネルギ）レーザ
光の繰返し周波数およびレーザパルスエネルギを除いて
、成膜条件を、以下のように設定した。
光の繰返し周波数およびレーザパルスエネルギを除いて
、成膜条件を、以下のように設定した。
【００５５】成膜時の酸素ガス流量：１００ＳＣＣＭ成
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：６０ｍｍ 基板温度：７５０℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ３
Ｊ／ｃｍ２ 以下の表６に示すように、レーザパルスエネルギ［ｍＪ
］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を行な
った。
膜時の酸素ガス圧力：２００ｍＴｏｒｒターゲット・基
板間距離：６０ｍｍ 基板温度：７５０℃ レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度： ３
Ｊ／ｃｍ２ 以下の表６に示すように、レーザパルスエネルギ［ｍＪ
］を変化させ、各々の繰返し周波数のもとで成膜を行な
った。
【００５６】表６において、項目名が付されずに示した
数値は、臨界温度を示し、その下に記載される括弧内の
数値は成膜速度［オングストローム／分］を示している
。
数値は、臨界温度を示し、その下に記載される括弧内の
数値は成膜速度［オングストローム／分］を示している
。
【００５７】
【表６】
【００５８】表６から明らかなように、レーザエネルギ
が１０ｍＪ以上において、臨界温度の高い酸化物超電導
膜が成膜速度にかかわらず得られている。
が１０ｍＪ以上において、臨界温度の高い酸化物超電導
膜が成膜速度にかかわらず得られている。
【図１】この発明の一実施例を実施している状態を示す
成膜装置の図解的断面図である。
成膜装置の図解的断面図である。
１ 酸素の供給を示す矢印
２ 流量調節装置
４ 成膜チャンバ
５ 真空排気口
６ ウィンドウ
７ レーザ光
９ ターゲット
１０ 基板
１１ 基板保持台
１２ 照射位置
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化物超電導物質の成分を含むターゲ
ットにレーザ光を照射し、それによってターゲットから
飛散した粒子を基板上に堆積させる、レーザアブレーシ
ョン法を用いる酸化物超電導膜の製造方法において、ａ
．成膜時の酸素ガス流量が５０ＳＣＣＭ以上、ｂ．成膜
時の酸素ガス圧力が１０〜１０００ｍＴｏｒｒ、 ｃ．ターゲットと基板との間の距離が４０〜１００ｍｍ
、 ｄ．基板の温度が６００〜８００℃、 ｅ．レーザ光のターゲット表面上でのエネルギ密度が１
Ｊ／ｃｍ２ 以上、および ｆ．レーザパルスエネルギが１０ｍＪ以上の各条件を満
すことを特徴とする酸化物超電導膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記酸化物超電導物質は、Ｙ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏの組成を有する、請求項１に記載の酸化物超電
導膜の製造方法。 - 【請求項３】 酸化物超電導膜の成膜速度が２０００
オングストローム／分以上に選ばれる、請求項１または
２に記載の酸化物超電導膜の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04505991A JP3192670B2 (ja) | 1990-04-11 | 1991-03-11 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| CA002040070A CA2040070C (en) | 1990-04-11 | 1991-04-09 | Method of preparing oxide superconducting film |
| EP91105601A EP0451782B1 (en) | 1990-04-11 | 1991-04-09 | Method of preparing oxide superconducting film |
| DE69115742T DE69115742T2 (de) | 1990-04-11 | 1991-04-09 | Methode zur Herstellung eines oxydisch supraleitenden Films |
| US08/059,428 US5360785A (en) | 1990-03-11 | 1993-05-07 | In-situ laser ablation method for forming oxide superconducting films |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9546590 | 1990-04-11 | ||
| JP2-95465 | 1990-04-11 | ||
| JP04505991A JP3192670B2 (ja) | 1990-04-11 | 1991-03-11 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214009A true JPH04214009A (ja) | 1992-08-05 |
| JP3192670B2 JP3192670B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=26385022
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04505991A Expired - Fee Related JP3192670B2 (ja) | 1990-03-11 | 1991-03-11 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0451782B1 (ja) |
| JP (1) | JP3192670B2 (ja) |
| CA (1) | CA2040070C (ja) |
| DE (1) | DE69115742T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003124534A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Fujitsu Ltd | 高温超伝導体膜及びその形成方法並びに超伝導素子 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5210070A (en) * | 1990-11-15 | 1993-05-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing a single phase bi-containing superconducting thin oxide film by laser ablation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3816192A1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-11-23 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung einer schicht aus einem metalloxidischen supraleitermaterial mittels laser-verdampfens |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP04505991A patent/JP3192670B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-09 DE DE69115742T patent/DE69115742T2/de not_active Revoked
- 1991-04-09 CA CA002040070A patent/CA2040070C/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-09 EP EP91105601A patent/EP0451782B1/en not_active Revoked
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003124534A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Fujitsu Ltd | 高温超伝導体膜及びその形成方法並びに超伝導素子 |
| US6690957B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Fujitsu Limited | High temperature superconductor film, method for forming the same and superconductor element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0451782A3 (en) | 1992-02-12 |
| DE69115742D1 (de) | 1996-02-08 |
| JP3192670B2 (ja) | 2001-07-30 |
| CA2040070A1 (en) | 1991-10-12 |
| CA2040070C (en) | 1996-04-16 |
| EP0451782B1 (en) | 1995-12-27 |
| DE69115742T2 (de) | 1996-05-15 |
| EP0451782A2 (en) | 1991-10-16 |
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