JPH042615A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
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- JPH042615A JPH042615A JP2099701A JP9970190A JPH042615A JP H042615 A JPH042615 A JP H042615A JP 2099701 A JP2099701 A JP 2099701A JP 9970190 A JP9970190 A JP 9970190A JP H042615 A JPH042615 A JP H042615A
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- 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
本発明は薄膜超電導体の製造方法に関し、特にＢｉ系酸
化物超電導体の臨界温度が１００に以上の相を薄膜の形
状で安定に得るための製造方法に関するものである。
化物超電導体の臨界温度が１００に以上の相を薄膜の形
状で安定に得るための製造方法に関するものである。
従来の技術
高温超電導体としてＢ１−５ｒ−Ｃａ Ｃｕ−０系の
材料が１００に以上の転移温度を示すことが発見［Ｈ，
Ｍａｅｄａ＋ Ｙ、 Ｔａｎａｋａ、 Ｍ、 Ｆｕｋｕ
ｔｏｍｉ ａｎｄ Ｔ。
材料が１００に以上の転移温度を示すことが発見［Ｈ，
Ｍａｅｄａ＋ Ｙ、 Ｔａｎａｋａ、 Ｍ、 Ｆｕｋｕ
ｔｏｍｉ ａｎｄ Ｔ。
Ａｓａｎｏ、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプラ
イド°フイジンクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ） Ｖｏｌ、
２７． Ｌ２０９−２１０（１９８８）］されている
。
イド°フイジンクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ） Ｖｏｌ、
２７． Ｌ２０９−２１０（１９８８）］されている
。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
液体窒素以上の転移温度を持つことから、高温超電導体
として窒化ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（Ｎ
ｂａＧｅ）などの２元系化合物より有望な特性が期待さ
れる。この材料を薄膜化できれば超電導デバイスの実現
の可能性が大きくなると考えられ、現在種々の方法でこ
の種の材料の薄膜化が試みられている。
液体窒素以上の転移温度を持つことから、高温超電導体
として窒化ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（Ｎ
ｂａＧｅ）などの２元系化合物より有望な特性が期待さ
れる。この材料を薄膜化できれば超電導デバイスの実現
の可能性が大きくなると考えられ、現在種々の方法でこ
の種の材料の薄膜化が試みられている。
発明が解決しようとする課題
このＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系の材料は、異なっ
た超電導転移温度を持つ結晶構造をとることがわかって
いる。これらの結晶構造はよく似かよっており結晶構造
の異なる相が容易に形成されるため、例えば１００に以
上の超電導転移温度を示す相を薄膜の状態で単相で得る
ことは困難である。
た超電導転移温度を持つ結晶構造をとることがわかって
いる。これらの結晶構造はよく似かよっており結晶構造
の異なる相が容易に形成されるため、例えば１００に以
上の超電導転移温度を示す相を薄膜の状態で単相で得る
ことは困難である。
又従来の技術では、薄膜形成後に酸素雰囲気中８００°
Ｃ以上の高温での熱処理が必要であるため、このような
高温で熱処理を行うと膜表面に損傷を与え易く、高温超
電導薄膜をデバイスとして応用するためには薄膜表面に
損傷を与えない低温プロセスの開発が望まれている。
Ｃ以上の高温での熱処理が必要であるため、このような
高温で熱処理を行うと膜表面に損傷を与え易く、高温超
電導薄膜をデバイスとして応用するためには薄膜表面に
損傷を与えない低温プロセスの開発が望まれている。
課題を解決するだめの手段
加熱された基体上に酸化性雰囲気中で、ビスマスを含む
層と、カルシウム、ストロンチウム、バリウムのうちの
少なくとも一種のアルカリ土類金属及び銅を含む層とを
周期的に堆積させ、アルカリ土類金属及び銅を含む層を
ビスマスを含む層の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中
で堆積することにより、８００°以下の温度で高温超電
導のＢｉ系酸化物超電導体の１００に以上の相を安定的
に得ることを特徴とする。更に堆積後、この堆積層を引
続いて熱処理すると、再現性の点で好適である。
層と、カルシウム、ストロンチウム、バリウムのうちの
少なくとも一種のアルカリ土類金属及び銅を含む層とを
周期的に堆積させ、アルカリ土類金属及び銅を含む層を
ビスマスを含む層の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中
で堆積することにより、８００°以下の温度で高温超電
導のＢｉ系酸化物超電導体の１００に以上の相を安定的
に得ることを特徴とする。更に堆積後、この堆積層を引
続いて熱処理すると、再現性の点で好適である。
作用
本発明者らはＢｉを含む酸化物超電導体に対して、例え
ば３つの異なるターゲットを用いたスパッタリングによ
り薄膜超電導体を形成し、基体温度、酸素ガス圧と薄膜
の結晶構造、超電導特性（電気抵抗−温度特性）の関係
を詳細に調べた。その結果、加熱された基体上に酸化性
雰囲気中で、ビスマスを含む酸化物と、アルカリ土類金
属及び銅を含む酸化物とを周期的に堆積させ、且つアル
カリ土類金属及び銅を含む層の堆積を、ビスマスを含む
層の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中で行って周期構
造を形成し、薄膜組成を調節することにより、基体温度
が８００″以下であってもＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系の任意の結晶構造、例えばゼロ抵抗温度が１００に以
上を示す相の薄膜を安定的に得ることができた。
ば３つの異なるターゲットを用いたスパッタリングによ
り薄膜超電導体を形成し、基体温度、酸素ガス圧と薄膜
の結晶構造、超電導特性（電気抵抗−温度特性）の関係
を詳細に調べた。その結果、加熱された基体上に酸化性
雰囲気中で、ビスマスを含む酸化物と、アルカリ土類金
属及び銅を含む酸化物とを周期的に堆積させ、且つアル
カリ土類金属及び銅を含む層の堆積を、ビスマスを含む
層の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中で行って周期構
造を形成し、薄膜組成を調節することにより、基体温度
が８００″以下であってもＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系の任意の結晶構造、例えばゼロ抵抗温度が１００に以
上を示す相の薄膜を安定的に得ることができた。
酸化性の強さを変えて各層の堆積を行うことにより１０
０に以上の相が形成され易い理由としては次のことが考
えられる。同し酸化性雰囲気中においてＢｉ、 Ｓｒ、
Ｃａ、 Ｃｕの夫々が酸化される速度は異なっており
、酸化速度はＳｒ＞Ｃａ＞Ｂｉ＞Ｃｕの順である。Ｂｉ
は十分に酸化されるとＢｉ２Ｏ３になり絶縁物になる。
０に以上の相が形成され易い理由としては次のことが考
えられる。同し酸化性雰囲気中においてＢｉ、 Ｓｒ、
Ｃａ、 Ｃｕの夫々が酸化される速度は異なっており
、酸化速度はＳｒ＞Ｃａ＞Ｂｉ＞Ｃｕの順である。Ｂｉ
は十分に酸化されるとＢｉ２Ｏ３になり絶縁物になる。
従って、ビスマスを含む層の堆積時にはＢｉ２Ｏ□とな
ったところで酸化を止める必要がある。一方、銅は酸化
されるにつれてＣｕ−＋Ｃｕ２０ →Ｃｕ Ｏ−Ｃｕ０
２ となるが、その酸化速度は遅い。従って、アルカリ
土類金属及び銅を含む層の堆積はＣｕＯ２が形成される
程度まで十分に酸化する必要がある。
ったところで酸化を止める必要がある。一方、銅は酸化
されるにつれてＣｕ−＋Ｃｕ２０ →Ｃｕ Ｏ−Ｃｕ０
２ となるが、その酸化速度は遅い。従って、アルカリ
土類金属及び銅を含む層の堆積はＣｕＯ２が形成される
程度まで十分に酸化する必要がある。
酸化物薄膜超電導体のように複雑な組成を持つ酸化物薄
膜を製造する場合、従来の技術では予め目的組成に合成
された単一のターゲットを用いてスパッタリングするこ
とが考えられる。
膜を製造する場合、従来の技術では予め目的組成に合成
された単一のターゲットを用いてスパッタリングするこ
とが考えられる。
しかしこのような方法では所要元素ごとの酸化量を変え
ることは不可能である。本発明の製造方法は所要元素の
酸化量を変えられるところにその特徴がある。
ることは不可能である。本発明の製造方法は所要元素の
酸化量を変えられるところにその特徴がある。
実施例
異なる物質を周期的に堆積する方法としては様々な方法
が考えられるが、原子の大きさ程度の膜厚を制御しなが
ら周期的に堆積する方法としては真空プロセスに限られ
てくる。例えば、複数のスパッタリングターゲットを用
いてシャッタを制御しながら基体上に周期的に蕉着する
スパッタ法、複数の蒸着源を用いてシャッタを制御しな
がら基体上に周期的に蒸着する真空蒸着法（ＭＢＥ法、
ＥＢ蒸着法を含む）、複数のガス源を用いてガス流量を
制御しながら基体上で周期的に化学反応を起こしながら
成長させる気相成長法、複数のイオン源を用いてシャッ
タを制御しながら基体上に周期的に蒸着するイオンビー
ム蒸着法などが考えられる。
が考えられるが、原子の大きさ程度の膜厚を制御しなが
ら周期的に堆積する方法としては真空プロセスに限られ
てくる。例えば、複数のスパッタリングターゲットを用
いてシャッタを制御しながら基体上に周期的に蕉着する
スパッタ法、複数の蒸着源を用いてシャッタを制御しな
がら基体上に周期的に蒸着する真空蒸着法（ＭＢＥ法、
ＥＢ蒸着法を含む）、複数のガス源を用いてガス流量を
制御しながら基体上で周期的に化学反応を起こしながら
成長させる気相成長法、複数のイオン源を用いてシャッ
タを制御しながら基体上に周期的に蒸着するイオンビー
ム蒸着法などが考えられる。
−例としてスパッタ法を用い、Ｂｉツタ−ットと５ｒｚ
Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツトの２種のターゲットをアルゴン
（Ａｒ）と酸素（Ｏ□）の混合ガス中でＢｉツタ−ット
−＋ Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツト→Ｂｉターゲツト
の順で交互に繰返してスバ・ンタリソグし、５５０°Ｃ
から８００°Ｃに加熱されたＭｇ０（１００）基体に周
期的に堆積させた。
Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツトの２種のターゲットをアルゴン
（Ａｒ）と酸素（Ｏ□）の混合ガス中でＢｉツタ−ット
−＋ Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツト→Ｂｉターゲツト
の順で交互に繰返してスバ・ンタリソグし、５５０°Ｃ
から８００°Ｃに加熱されたＭｇ０（１００）基体に周
期的に堆積させた。
このとき、各ターゲット材料のスパッタレートを適宜に
調整することによってＢ１−５ｒ−Ｃａ−ＣｕＯの超電
伝導転移温度が１００Ｋ以上の相に対応する結晶構造が
形成されることがわかった。又堆積を周期的ではなく同
時に行った場合には８０にの超電導転移温度を持つ相し
か形成できなかった。堆積を周期的に行う場合にＢｉツ
タ−ットのスパッタ時と５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツト
のスパッタ時とで酸素濃度を変化させることによりゼロ
抵抗温度を上昇させることができ、超電導特性を改善す
ることができた。
調整することによってＢ１−５ｒ−Ｃａ−ＣｕＯの超電
伝導転移温度が１００Ｋ以上の相に対応する結晶構造が
形成されることがわかった。又堆積を周期的ではなく同
時に行った場合には８０にの超電導転移温度を持つ相し
か形成できなかった。堆積を周期的に行う場合にＢｉツ
タ−ットのスパッタ時と５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３ターゲツト
のスパッタ時とで酸素濃度を変化させることによりゼロ
抵抗温度を上昇させることができ、超電導特性を改善す
ることができた。
本発明の具体的な実施例を、第１図ないし第３図に基き
説明する。
説明する。
第１図に示す本実施例の薄膜超電導体製造装置において
、１は基体、２は基体ホルダ、３はヒータ、４ａはＢｉ
ツタ−ット、４ｂは５ｒｃｕターケツト、４ｃはＣａ２
Ｃｕターゲットである。基体１の温度を６００°Ｃから
７００°Ｃの高温に保ち、各ターゲット４８〜４ｃはす
べて放電しておく。このとき、個々のターゲット４ａ〜
４ｃについて十分制御可能な時間内で一原子層が形成さ
れるほどに飛来してくる原子の量を放電の電力によって
最適となるように調節する。尚、放電電力は直流でも高
周波でも可能である。直流スパッタ法では導体ターゲッ
トしかスパッタできないが高周波スパッタ法では絶縁体
ターゲットでもスパッタできる。本実施例では、基体１
にＭｇ０（１００）を用いてこの基体１とターゲット４
ａ〜４ｃとの間の距離を７５ｍｍとし、直流マグネトロ
ンスパッタ法における典型的な放電電力をアルゴン・酸
素（５：１）混合雰囲気３Ｐａのガス中で、Ｂｉターゲ
ット４ａは７ Ｗ、 ５ｒＣｕターゲツト４ｂは１４Ｗ
、 ＣａｚＣｕターゲット４ｃは６０Ｗとした。又本
実施例では、アパーチャ５を備えた回転可能なシャッタ
６を用いた。このシャッタ６は外部制御によってアパー
チャ５の位置とその停止時間を完全にコントロールでき
るので、基体１１上に原子層を順序よく積層し、蒸着量
を調整していくことが可能である。
、１は基体、２は基体ホルダ、３はヒータ、４ａはＢｉ
ツタ−ット、４ｂは５ｒｃｕターケツト、４ｃはＣａ２
Ｃｕターゲットである。基体１の温度を６００°Ｃから
７００°Ｃの高温に保ち、各ターゲット４８〜４ｃはす
べて放電しておく。このとき、個々のターゲット４ａ〜
４ｃについて十分制御可能な時間内で一原子層が形成さ
れるほどに飛来してくる原子の量を放電の電力によって
最適となるように調節する。尚、放電電力は直流でも高
周波でも可能である。直流スパッタ法では導体ターゲッ
トしかスパッタできないが高周波スパッタ法では絶縁体
ターゲットでもスパッタできる。本実施例では、基体１
にＭｇ０（１００）を用いてこの基体１とターゲット４
ａ〜４ｃとの間の距離を７５ｍｍとし、直流マグネトロ
ンスパッタ法における典型的な放電電力をアルゴン・酸
素（５：１）混合雰囲気３Ｐａのガス中で、Ｂｉターゲ
ット４ａは７ Ｗ、 ５ｒＣｕターゲツト４ｂは１４Ｗ
、 ＣａｚＣｕターゲット４ｃは６０Ｗとした。又本
実施例では、アパーチャ５を備えた回転可能なシャッタ
６を用いた。このシャッタ６は外部制御によってアパー
チャ５の位置とその停止時間を完全にコントロールでき
るので、基体１１上に原子層を順序よく積層し、蒸着量
を調整していくことが可能である。
Ｍｇ０（１００）を基体１として用いた場合、基体１を
約６８０″Ｃに加熱し、アルゴン・酸素混合雰囲気中で
各ターゲラ）４ａ〜４ｃのスパッタリングを行った。混
合ガス圧は３Ｐａでガス流量比はアルゴン：酸素＝５＝
１である。先ずアパーチャ５をＢｉターゲット４ａの上
で止め、このターゲラ）４ａでスパッタされた原子のみ
が基体１上に飛来するようにする。スパッタされた原子
はスパッタ雰囲気中の酸素で酸化され、基体１上にＢｉ
ｚＯ□層（ビスマスを含む層）７を形成する。その後、
目的の積層構造になるように順次シャッタ６を回転させ
た。
約６８０″Ｃに加熱し、アルゴン・酸素混合雰囲気中で
各ターゲラ）４ａ〜４ｃのスパッタリングを行った。混
合ガス圧は３Ｐａでガス流量比はアルゴン：酸素＝５＝
１である。先ずアパーチャ５をＢｉターゲット４ａの上
で止め、このターゲラ）４ａでスパッタされた原子のみ
が基体１上に飛来するようにする。スパッタされた原子
はスパッタ雰囲気中の酸素で酸化され、基体１上にＢｉ
ｚＯ□層（ビスマスを含む層）７を形成する。その後、
目的の積層構造になるように順次シャッタ６を回転させ
た。
例えば１００Ｋ以上の超電導転移温度を示す結晶構造を
形成するには、第２図に示すようにＢｉ２０２層７の上
に、５ｒ−０層８ａ、Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｃａ層８ｃ、
Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｃａ層８ｃ、Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｓ
ｒ０層８ａを順次堆積する。便宜上最下層の５ｒ−０層
８ａから最上層の５ｒ−０層８ａまでをまとめて５ｒｚ
ｃａｚｃｕ、、Ｏ，、層（アルカリ土類金属及び銅を含
む層）８とする。その上に再びＢｉｚＯｚ層７を堆積す
る。このとき、各層の組成比率はシャッタ６の開いてい
る時間及びターゲラ）４ａ〜４ｃへの入力電力によって
制御する。例えば本実施例の場合、シャンク６の開いて
いる時間の典型的な値は旧ターゲット４ａで５０秒〜８
０秒（入力室カフＷ） 、５ｒＣｕターゲツト４ｂで５
０秒〜９０秒（１４Ｗ）、Ｃａ２Ｃｕターゲット４ｃで
８０秒〜１５０秒（６０Ｗ）であった。
形成するには、第２図に示すようにＢｉ２０２層７の上
に、５ｒ−０層８ａ、Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｃａ層８ｃ、
Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｃａ層８ｃ、Ｃｕ−０層８ｂ、 Ｓ
ｒ０層８ａを順次堆積する。便宜上最下層の５ｒ−０層
８ａから最上層の５ｒ−０層８ａまでをまとめて５ｒｚ
ｃａｚｃｕ、、Ｏ，、層（アルカリ土類金属及び銅を含
む層）８とする。その上に再びＢｉｚＯｚ層７を堆積す
る。このとき、各層の組成比率はシャッタ６の開いてい
る時間及びターゲラ）４ａ〜４ｃへの入力電力によって
制御する。例えば本実施例の場合、シャンク６の開いて
いる時間の典型的な値は旧ターゲット４ａで５０秒〜８
０秒（入力室カフＷ） 、５ｒＣｕターゲツト４ｂで５
０秒〜９０秒（１４Ｗ）、Ｃａ２Ｃｕターゲット４ｃで
８０秒〜１５０秒（６０Ｗ）であった。
二のようにして、以下のように酸素濃度の異なる条件下
でＢｉ系酸化物超電導体の化学量論比（Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝２ ： ２ ： ２ ： ３）に合わせて薄
膜を形成した。
でＢｉ系酸化物超電導体の化学量論比（Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝２ ： ２ ： ２ ： ３）に合わせて薄
膜を形成した。
先ずＢｉｚＯｚ層７を形成するときと５ｒ２Ｃａ２Ｃ＋
ｇｏ、層８を形成するときの酸素濃度を一定にしてアル
ゴン・酸素（５：１）混合雰囲気３Ｐａのガス中で薄膜
を形成した場合、１００に以上の超電導オンセント温度
を示す薄膜が得られたが、ゼロ抵抗温度はあまり高くな
かった（約６０Ｋ）。
ｇｏ、層８を形成するときの酸素濃度を一定にしてアル
ゴン・酸素（５：１）混合雰囲気３Ｐａのガス中で薄膜
を形成した場合、１００に以上の超電導オンセント温度
を示す薄膜が得られたが、ゼロ抵抗温度はあまり高くな
かった（約６０Ｋ）。
又、再現性もあまり良くなかった。
次にＢｉ２Ｏ□層７の堆積を５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０）（
層８の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中で行った。
層８の堆積時よりも酸化性の強い雰囲気中で行った。
本実施例ではアルゴン・酸素混合ガスでアルゴンの流量
を一定にしてＢｉ２Ｏ□層７の堆積時のＡｒと酸素の比
を５：１でガス圧３ Ｐａ、 ５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０
Ｘ層８の堆積時のアルゴンと酸素の比を２：１にした。
を一定にしてＢｉ２Ｏ□層７の堆積時のＡｒと酸素の比
を５：１でガス圧３ Ｐａ、 ５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０
Ｘ層８の堆積時のアルゴンと酸素の比を２：１にした。
この結果、第３図に（ａ）で示すように、１００に以上
の超電導オンセット温度を示す薄膜が得られ、ゼロ抵抗
温度も１００に以上を示した。
の超電導オンセット温度を示す薄膜が得られ、ゼロ抵抗
温度も１００に以上を示した。
これに対してアルゴンと酸素の比を２二１に固定し、Ｂ
ｉ２０２層７とＳｒ、Ｃａ２Ｃｕ：＋ＯｘＯｓＯ４方を
交互に堆積した場合には薄膜中の所々にＢｉ２Ｏ３層が
形成され、第３図に（ｂ）で示すように、室温における
電気抵抗は非常に高く超電導を示さなかった。
ｉ２０２層７とＳｒ、Ｃａ２Ｃｕ：＋ＯｘＯｓＯ４方を
交互に堆積した場合には薄膜中の所々にＢｉ２Ｏ３層が
形成され、第３図に（ｂ）で示すように、室温における
電気抵抗は非常に高く超電導を示さなかった。
この実験結果より、本実施例の製造方法が有効であるこ
とがわかる。尚、アルゴンと酸素の混合比を変える場合
には、蒸着量が変化して同じスパッタ条件では組成が異
なってくるため、シャンクの開閉時間を調整して適宜ス
パッタレートを調節する必要がある。
とがわかる。尚、アルゴンと酸素の混合比を変える場合
には、蒸着量が変化して同じスパッタ条件では組成が異
なってくるため、シャンクの開閉時間を調整して適宜ス
パッタレートを調節する必要がある。
尚、酸化性雰囲気を作り出す方法として酸素（Ｏ□）の
代りにオゾン（Ｏ３）や亜酸化窒素（Ｎ２０）を用いる
こともできる。酸素に比べてオゾンや亜酸化窒素のほう
が酸化力が強いのでより効果的である。アルゴンと酸素
の混合ガス比を５：１に固定し、オゾンを導入せずにＢ
ｉｚＯｚ層７を堆積し、Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ、ＯＸ層８の
堆積時にはオゾンを酸素量の５パーセント導入した場合
、得られた薄膜の超電導オンセント温度はｌｌ０Ｋであ
り、ゼロ抵抗温度は１００に以上を示した。亜酸化窒素
を導入した場合についても同様にゼロ抵抗温度が１００
に以上を示す薄膜が得られた。
代りにオゾン（Ｏ３）や亜酸化窒素（Ｎ２０）を用いる
こともできる。酸素に比べてオゾンや亜酸化窒素のほう
が酸化力が強いのでより効果的である。アルゴンと酸素
の混合ガス比を５：１に固定し、オゾンを導入せずにＢ
ｉｚＯｚ層７を堆積し、Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ、ＯＸ層８の
堆積時にはオゾンを酸素量の５パーセント導入した場合
、得られた薄膜の超電導オンセント温度はｌｌ０Ｋであ
り、ゼロ抵抗温度は１００に以上を示した。亜酸化窒素
を導入した場合についても同様にゼロ抵抗温度が１００
に以上を示す薄膜が得られた。
又酸化性雰囲気を調節する際、波長４００ｎｍ以下の光
を雰囲気に当てその強度（例えば、光度）を変化させる
ことによっても調節できることを本発明者らは確認した
。酸素に波長４００ｎｍ以下の光を当てると、３ｔｈ→
２０３の化学反応が促進されオゾンが発生する。オゾン
の発生量は光の強度によって変化するので、光の強度を
変化させることによって酸化性雰囲気の強さを制御する
ことができるのである。
を雰囲気に当てその強度（例えば、光度）を変化させる
ことによっても調節できることを本発明者らは確認した
。酸素に波長４００ｎｍ以下の光を当てると、３ｔｈ→
２０３の化学反応が促進されオゾンが発生する。オゾン
の発生量は光の強度によって変化するので、光の強度を
変化させることによって酸化性雰囲気の強さを制御する
ことができるのである。
更に再現性よ（超電導特性を得るには、堆積終了後に酸
化性雰囲気中で引続き熱処理することが有効であること
を確認した。熱処理温度を変化させて超電導特性を調べ
たところ熱処理の温度は３００°Ｃから７００″Ｃの間
でその処理時間は１時間程度が適当であった。
化性雰囲気中で引続き熱処理することが有効であること
を確認した。熱処理温度を変化させて超電導特性を調べ
たところ熱処理の温度は３００°Ｃから７００″Ｃの間
でその処理時間は１時間程度が適当であった。
尚、上記実施例ではＢｉ系酸化物薄膜超電導体の１００
に以上の相の製造方法に限って述べたが、本発明はＢｉ
系酸化物薄膜超電導体の８０に相（化学量論比は、Ｂｉ
：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２ ： ２ ： １ ：２）の
製造方法としても有効である。
に以上の相の製造方法に限って述べたが、本発明はＢｉ
系酸化物薄膜超電導体の８０に相（化学量論比は、Ｂｉ
：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２ ： ２ ： １ ：２）の
製造方法としても有効である。
発明の効果
本発明によれば、８００°以下の低い温度で１００に以
上の超電導転移温度を持つＢｉ系酸化物超電導体の薄膜
を安定的に得ることができるので、処理温度に起因する
薄膜表面の損傷を回避することができ、２元系化合物よ
りも有望な特性を持つ超電導デバイスの実現に寄与する
ことができる。
上の超電導転移温度を持つＢｉ系酸化物超電導体の薄膜
を安定的に得ることができるので、処理温度に起因する
薄膜表面の損傷を回避することができ、２元系化合物よ
りも有望な特性を持つ超電導デバイスの実現に寄与する
ことができる。
第１図は本発明の実施例に用いた薄膜超伝導体製造装置
の概略図、第２図は本実施例の薄膜超電導体の結晶構造
図、第３図はその電気抵抗の温度依存性図である。 １−・−一一一一基体 ３−・−・ヒータ ・・・ビスマスヲ含ｔ： ＪＬｉ ８・ ・−アルカリ土類金属及び銅を含む層 弁理土 石 原 勝 第 図
の概略図、第２図は本実施例の薄膜超電導体の結晶構造
図、第３図はその電気抵抗の温度依存性図である。 １−・−一一一一基体 ３−・−・ヒータ ・・・ビスマスヲ含ｔ： ＪＬｉ ８・ ・−アルカリ土類金属及び銅を含む層 弁理土 石 原 勝 第 図
Claims (4)
- （１）加熱された基体上に酸化性雰囲気中で、ビスマス
を含む層と、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの
うち少なくとも一種のアルカリ土類金属及び銅を含む層
とを周期的に堆積させ、アルカリ土類金属及び銅を含む
層をビスマスを含む層の堆積時よりも酸化性の強い雰囲
気中で堆積することにより、薄膜超電導体を得ることを
特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 - （２）酸化性の強さを、酸素（Ｏ＿２）又はオゾン（Ｏ
＿３）又は亜酸化窒素（Ｎ＿２Ｏ）の雰囲気中での濃度
を調節することによって制御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。 - （３）酸化性の強さを、雰囲気に当てる波長４００ｎｍ
以下の光の強さを変化させることによって制御すること
を特徴とする請求項１記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （４）ビスマスを含む酸化物とアルカリ土類金属及び銅
を含む酸化物の堆積後、この堆積層を引続き熱処理する
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099701A JPH042615A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099701A JPH042615A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042615A true JPH042615A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14254362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099701A Pending JPH042615A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042615A (ja) |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099701A patent/JPH042615A/ja active Pending
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