JPH042696A - 超伝導体装置およびその製造方法 - Google Patents
超伝導体装置およびその製造方法Info
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- JPH042696A JPH042696A JP2100835A JP10083590A JPH042696A JP H042696 A JPH042696 A JP H042696A JP 2100835 A JP2100835 A JP 2100835A JP 10083590 A JP10083590 A JP 10083590A JP H042696 A JPH042696 A JP H042696A
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- 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)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は超半導体装置およびその製造方法に関する。
（従来の技術）
超伝導現象は、物質の示すさまざまな電磁気的性質の中
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
このような超伝導現象を利用した電子デバイスとしては
、高速スイッチ、高感度検波素子、高感度磁束計をはじ
め、広範囲の応用が期待されている。
、高速スイッチ、高感度検波素子、高感度磁束計をはじ
め、広範囲の応用が期待されている。
従来の超伝導デバイスによく用いられる超伝導体として
は、例えば基板上にプラズマスパッター法によりＮｂ３
Ｇｅ薄膜がある。この臨界温度は高々２３”Ｋであり、
液体ヘリウム温度でしか使用できないものである。しか
しながら、液体ヘリウムの使用は、液化・冷却付帯設備
の必要性に伴う冷却コストおよび技術的負担の増大、更
には、ヘリウム資源が極めて少ないことなどの理由から
、産業および民生分野での超伝導体の実用化をはばむ大
きな問題となっていた。
は、例えば基板上にプラズマスパッター法によりＮｂ３
Ｇｅ薄膜がある。この臨界温度は高々２３”Ｋであり、
液体ヘリウム温度でしか使用できないものである。しか
しながら、液体ヘリウムの使用は、液化・冷却付帯設備
の必要性に伴う冷却コストおよび技術的負担の増大、更
には、ヘリウム資源が極めて少ないことなどの理由から
、産業および民生分野での超伝導体の実用化をはばむ大
きな問題となっていた。
そこで、高臨界温度の超伝導体を得るためにさまざまな
試みがなされており、特に、酸化物超伝導薄膜の最近の
研゛究はめざましく、超伝導臨界温度は７７°Ｋを上ま
わり、安価な液体窒素を冷媒として動作させることが可
能となった。
試みがなされており、特に、酸化物超伝導薄膜の最近の
研゛究はめざましく、超伝導臨界温度は７７°Ｋを上ま
わり、安価な液体窒素を冷媒として動作させることが可
能となった。
このような酸化物超伝導薄膜は、従来、主として、スパ
ッタ法あるいは蒸着法等により、高温に加熱したＭｇＯ
単結晶基板あるいは５ｒＴｉ０３単結晶基板上に形成す
るという方法がとられている。
ッタ法あるいは蒸着法等により、高温に加熱したＭｇＯ
単結晶基板あるいは５ｒＴｉ０３単結晶基板上に形成す
るという方法がとられている。
また、その他基板用単結晶としては、サファイア、ＹＳ
Ｚ、 シリコン、砒化ガリウム、ＬｉＮｂＯ３、ＧＧ
Ｇ、ＬａＧａＯ３，ＬａＡｌＯ３等が、注目されている
。
Ｚ、 シリコン、砒化ガリウム、ＬｉＮｂＯ３、ＧＧ
Ｇ、ＬａＧａＯ３，ＬａＡｌＯ３等が、注目されている
。
しかしながら、ＭｇＯ単結晶基板あるいはＳ「ＴｉＯ３
単結晶基板を基板として用いる従来の薄膜形成方法では
、（１００）および、（１１０）配向の、良質な酸化物
超伝導薄膜を得るのは困難であった。
単結晶基板を基板として用いる従来の薄膜形成方法では
、（１００）および、（１１０）配向の、良質な酸化物
超伝導薄膜を得るのは困難であった。
また、酸化物超伝導体の共通する特徴として、（００１
）面で配向性が強いという点がある。したがって、（０
０１）面以外の（１００）面（１１０）配向に制御する
のは難しいのみ、ならず、配向に成功した場合でも、充
分な超伝導性を得ることができないという問題がある。
）面で配向性が強いという点がある。したがって、（０
０１）面以外の（１００）面（１１０）配向に制御する
のは難しいのみ、ならず、配向に成功した場合でも、充
分な超伝導性を得ることができないという問題がある。
このような理由から、現状では、（００１）面配向の超
伝導薄膜を用いた薄膜デバイスの開発が中心となってい
る。
伝導薄膜を用いた薄膜デバイスの開発が中心となってい
る。
しかしながら、５ＩＳ（超伝導体−絶縁体−超伝導体）
構造の積層型デバイスを形成する際、（Ｏ○１）面を立
てた薄膜つまり、（１００）面または（１１０）配向の
薄膜とする必要がある。
構造の積層型デバイスを形成する際、（Ｏ○１）面を立
てた薄膜つまり、（１００）面または（１１０）配向の
薄膜とする必要がある。
（発明が解決しようとする課題）
このように、ＳＩＳ構造の積層型デバイスを形成するよ
うな場合は（１００）面または（１１０）配向の薄膜が
必要であるのに対し、従来の酸化物超伝導体薄膜は、（
００１）面で配向性が強く、（１００）面または（１１
０）配向の良好な酸化物超伝導体薄膜を得るのは極めて
困難であるという問題があった。
うな場合は（１００）面または（１１０）配向の薄膜が
必要であるのに対し、従来の酸化物超伝導体薄膜は、（
００１）面で配向性が強く、（１００）面または（１１
０）配向の良好な酸化物超伝導体薄膜を得るのは極めて
困難であるという問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、（１００
）面または（１１０）配向の良好なエピタキシャル超伝
導薄膜を提供することを目的とする。
）面または（１１０）配向の良好なエピタキシャル超伝
導薄膜を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
そこで本発明では、基板材料として、組成が下式に示す
ようなに２ＮｉＦ４型の結晶構造を有するストロンチウ
ム−ランタン−ガリウム系酸化物単結晶基板の（１００
）而または（１１０）面を用い、この基板上にそれぞれ
（１００）配向または（１１０）の酸化物超伝導薄膜を
エピタキシャル成長法により形成するようにしている。
ようなに２ＮｉＦ４型の結晶構造を有するストロンチウ
ム−ランタン−ガリウム系酸化物単結晶基板の（１００
）而または（１１０）面を用い、この基板上にそれぞれ
（１００）配向または（１１０）の酸化物超伝導薄膜を
エピタキシャル成長法により形成するようにしている。
Ｓ ｒ １− Ｌ ａ １− Ｇ ａ ＋−＋ ０
４、（−０，０５＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ
＜０．０５ −ｏ、。
４、（−０，０５＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ
＜０．０５ −ｏ、。
５ ＜Ｚ ＜（１，（１５、−０，２＜ｗ ＜０．２
）（作用） ところで、酸化物超伝導体と単結晶基板との格子整合は
（００１）面配向の場合、それぞれのａおよびｂ軸の格
子定数が問題となる。
）（作用） ところで、酸化物超伝導体と単結晶基板との格子整合は
（００１）面配向の場合、それぞれのａおよびｂ軸の格
子定数が問題となる。
本発明者は、５ｒＬａＧａＯ４単結晶基板の場合このａ
およびｂ軸の格子定数が酸化物超伝導体と極めて近く、
整合性か優れているということを発見した（特願昭６３
−３２３７３９）。
およびｂ軸の格子定数が酸化物超伝導体と極めて近く、
整合性か優れているということを発見した（特願昭６３
−３２３７３９）。
しかし、（１００）配向または（１１，０）配向の場合
、それぞれのａおよびＣ軸の格子定数が問題となる。
、それぞれのａおよびＣ軸の格子定数が問題となる。
５ｒＬａＧａ０４のＣ軸の格子定数は１２．６８１人で
あるが、３層構造となっているため、最小ユニットの格
子定数は４．２２７人である。
あるが、３層構造となっているため、最小ユニットの格
子定数は４．２２７人である。
これは酸化物超伝導体のＣ軸方向の最小ユニットの格子
定数は３．７６〜３．９２人と比べやや離れている。し
かし、５ｒＬａＧａ０４のａ−３゜８４３人、ｃ−４，
２２７人というテトラゴナル性が、酸化物超伝導体の（
００１）配向性を抑え、以外にも（１００）配向または
（１，１０）配向を強めることを発見した。
定数は３．７６〜３．９２人と比べやや離れている。し
かし、５ｒＬａＧａ０４のａ−３゜８４３人、ｃ−４，
２２７人というテトラゴナル性が、酸化物超伝導体の（
００１）配向性を抑え、以外にも（１００）配向または
（１，１０）配向を強めることを発見した。
本発明はこの点に着目してなされたもので、５ｒＬａＧ
ａｏ４単結晶の（１００）面または（１１０）面に酸化
物超伝導薄膜を形成することにより、（１００）配向ま
たは（１，１０）配向の良好な酸化物超伝導薄膜を得る
ことができる。
ａｏ４単結晶の（１００）面または（１１０）面に酸化
物超伝導薄膜を形成することにより、（１００）配向ま
たは（１，１０）配向の良好な酸化物超伝導薄膜を得る
ことができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
実施例１
まず、５ｒＬａＧａＯ４単結晶の製造方法について説明
する。
する。
出発原料として、Ｓ ｒｃＯ３５６６，７１，ｇ ｒ（
純度９９．９９９％）、Ｌａ２Ｏ３６７７，４６ｇｒ
（純度９９．９９％）、Ｇａ２Ｏ３３７４７７ｇｒ （
純度９９．９９９％）粉体を混合し、１０００℃で仮焼
し脱炭酸処理を行った後、粉砕しプレス成形した。
純度９９．９９９％）、Ｌａ２Ｏ３６７７，４６ｇｒ
（純度９９．９９％）、Ｇａ２Ｏ３３７４７７ｇｒ （
純度９９．９９９％）粉体を混合し、１０００℃で仮焼
し脱炭酸処理を行った後、粉砕しプレス成形した。
このようにして形成された成形体を大気中で１３００℃
で焼結することによりし、約１４５０ｇの５ｒｏ９６Ｌ
ａ１ｏ４Ｇａ１ｏｏ０４ｏ２焼結体を得た。
で焼結することによりし、約１４５０ｇの５ｒｏ９６Ｌ
ａ１ｏ４Ｇａ１ｏｏ０４ｏ２焼結体を得た。
この焼結体を外形約８０＋ｎｍ、高さ約８０ｍｍ、肉厚
２ｍｍのイリジウムるつほまたは白金るつぼに入れ、高
周波加熱によって溶融せしめた。ここでイリジウムるつ
ぼを用いる場合は、０．５〜２％の酸素を含む窒素雰囲
気を用いた。また、白金るっほを用いる場合は１０〜２
１％の酸素を含む窒素雰囲気を用いた。なお、ここで酸
素を添加したのは、ガリウム酸化物の分解蒸発を防止す
るためである。
２ｍｍのイリジウムるつほまたは白金るつぼに入れ、高
周波加熱によって溶融せしめた。ここでイリジウムるつ
ぼを用いる場合は、０．５〜２％の酸素を含む窒素雰囲
気を用いた。また、白金るっほを用いる場合は１０〜２
１％の酸素を含む窒素雰囲気を用いた。なお、ここで酸
素を添加したのは、ガリウム酸化物の分解蒸発を防止す
るためである。
このようにして融解せしめた５ｒＬａＧａ０４焼結体か
ら、［１００］方位の種結晶を用いて、チョクラルスキ
ー引上げ法により、［１００］方位の５ｒＬａＧａＯ４
単結晶を成長させた。結晶の引上げ条件は、引上げ速度
１〜２１ＩｌｌＨｒ、結晶回転速度２５ｒｐｍで、直径
３０ｍｍ、長さ７０−一の極めて良好な［１００］軸単
結晶を得ることができた。
ら、［１００］方位の種結晶を用いて、チョクラルスキ
ー引上げ法により、［１００］方位の５ｒＬａＧａＯ４
単結晶を成長させた。結晶の引上げ条件は、引上げ速度
１〜２１ＩｌｌＨｒ、結晶回転速度２５ｒｐｍで、直径
３０ｍｍ、長さ７０−一の極めて良好な［１００］軸単
結晶を得ることができた。
このようにして、形成された５ｒＬａＧａ０４単結晶を
スライスし、超伝導体薄膜形成用基板が完成する。
スライスし、超伝導体薄膜形成用基板が完成する。
なお、前記実施例では、原料融体としてＳｒｏ。
ｇ６Ｌ ａ １．０４Ｇ ａ ｓ、 ０１１０４．０２
焼結体を溶融したものを用いたが、これに代えてＳ ｒ
ｒ、 ｏｏＬ ａ １． ｏｏＧ ａ、。００４焼結
体を、用いるようにしてもよい。ただし、この場合、Ｌ
ａ５ｒ２０ａＯｓのセル成長相の混入が生じ、収率の低
下を招くことがある。
焼結体を溶融したものを用いたが、これに代えてＳ ｒ
ｒ、 ｏｏＬ ａ １． ｏｏＧ ａ、。００４焼結
体を、用いるようにしてもよい。ただし、この場合、Ｌ
ａ５ｒ２０ａＯｓのセル成長相の混入が生じ、収率の低
下を招くことがある。
そこで、前記実施例では、Ｓｒの少ない側へ組成を移動
したＳ ｒ ｏ、ｅｂＬ ａ １．０４Ｇ Ｂ １．０
００４．０２を用いて収率の向上をはかっている。
したＳ ｒ ｏ、ｅｂＬ ａ １．０４Ｇ Ｂ １．０
００４．０２を用いて収率の向上をはかっている。
また、原料融体の組成比を変化させて本発明の方法を用
いて単結晶を形成したが、どの場合も、結晶が良質で紋
・る場合、下式に示すような５ｒＬａ Ｇ ａ ｚＯ４
単結晶 Ｓ ｒ、−Ｌａ＋−Ｇａ＋−ｍ ０４−ｖ（−０，０５
＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−
ｏ、。
いて単結晶を形成したが、どの場合も、結晶が良質で紋
・る場合、下式に示すような５ｒＬａ Ｇ ａ ｚＯ４
単結晶 Ｓ ｒ、−Ｌａ＋−Ｇａ＋−ｍ ０４−ｖ（−０，０５
＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−
ｏ、。
５ ＜ ｚ ＜ ０．０５ −０．２＜ν＜０．２）
となる。
となる。
このような組成においては、格子定数の違いはほとんど
なく、いずれの場合の薄膜の成膜特性の違いも認められ
なかった。
なく、いずれの場合の薄膜の成膜特性の違いも認められ
なかった。
このようにして、形成された５ｒＬａＧａ０４単結晶を
スライスし、ウェハ状にした（１００）簡単結晶基板を
用い、アルゴン／酸素（混合比１：１）の雰囲気下でＲ
Ｆマグネトロンスパッタリング法により、膜厚１０００
人のＹＢａ２ Ｃｕａ ０７−８薄膜を堆積した。ここ
では成膜後の組成比がＹＢａ２ Ｃｕａ Ｏとなるよう
にターゲットの７−δ 組成を調整した。また、このときの成膜条件は、ガス圧
１０Ｐａ、電力３００Ｗ、基板温度６００℃とした。
スライスし、ウェハ状にした（１００）簡単結晶基板を
用い、アルゴン／酸素（混合比１：１）の雰囲気下でＲ
Ｆマグネトロンスパッタリング法により、膜厚１０００
人のＹＢａ２ Ｃｕａ ０７−８薄膜を堆積した。ここ
では成膜後の組成比がＹＢａ２ Ｃｕａ Ｏとなるよう
にターゲットの７−δ 組成を調整した。また、このときの成膜条件は、ガス圧
１０Ｐａ、電力３００Ｗ、基板温度６００℃とした。
堆積後、酸素雰囲気中で９００℃、１時間のアニールを
行った。
行った。
この後、この電子ビーム照射等の方法により図に示すよ
うに配線部２Ｓとなる領域以外のＹＢａ２ Ｃｕ３０
薄膜２を常伝導体部２ｎとし、配７−δ 線部２ｓとしてのＹＢａ２ Ｃｕ３０ 薄膜パタ７
−δ 一ンを形成する。このように（１００）配向のＳｒ Ｌ
ａ Ｇ ａ ０４単結晶基板１上に形成された（１０
０）配向の超伝導薄膜パターン２ｓを基本構成とし、超
伝導体記憶装置等のデバイスを形成することができる。
うに配線部２Ｓとなる領域以外のＹＢａ２ Ｃｕ３０
薄膜２を常伝導体部２ｎとし、配７−δ 線部２ｓとしてのＹＢａ２ Ｃｕ３０ 薄膜パタ７
−δ 一ンを形成する。このように（１００）配向のＳｒ Ｌ
ａ Ｇ ａ ０４単結晶基板１上に形成された（１０
０）配向の超伝導薄膜パターン２ｓを基本構成とし、超
伝導体記憶装置等のデバイスを形成することができる。
このようにして作製したＹＢａ２Ｃｕ３０薄膜のゼロ抵
抗温度Ｔ３ｏは８５”Ｋであった。
抗温度Ｔ３ｏは８５”Ｋであった。
また、（１１０）配向の５ｒＬａＧａ０４単結晶基板上
に（１１０）配向のＹＢ ａ２ Ｃｕ３０７−８超伝導
薄膜パターンを形成したものを基本構成とし、超伝導体
記憶装置等のデバイスを形成した場合のゼロ抵抗温度Ｔ
、。も８５°にであった。
に（１１０）配向のＹＢ ａ２ Ｃｕ３０７−８超伝導
薄膜パターンを形成したものを基本構成とし、超伝導体
記憶装置等のデバイスを形成した場合のゼロ抵抗温度Ｔ
、。も８５°にであった。
比較のために、基板として従来から用いられているＳｒ
ＴｉＯ３の（１００）簡単結晶を用い、同一条件で（０
０１）ＹＢａ２Ｃｕ３０ 薄膜７−δ を堆積したもの、ＳｒＴｉＯ３の（１１０）簡単結晶を
用い、同一条件で（１１０）および（１３０）ＹＢａ２
Ｃｕ３０ 薄膜を堆積したものも７−δ 作成した。第１表にこのときのゼロ抵抗温度Ｔｃ。
ＴｉＯ３の（１００）簡単結晶を用い、同一条件で（０
０１）ＹＢａ２Ｃｕ３０ 薄膜７−δ を堆積したもの、ＳｒＴｉＯ３の（１１０）簡単結晶を
用い、同一条件で（１１０）および（１３０）ＹＢａ２
Ｃｕ３０ 薄膜を堆積したものも７−δ 作成した。第１表にこのときのゼロ抵抗温度Ｔｃ。
を測定した結果と成膜された超伝導膜の配向性と膜質を
Ｘ線回折で測定した結果を第１表に示す。
Ｘ線回折で測定した結果を第１表に示す。
第１表
この結果から明らかなように、５ｒＬａＧａＯ４単結晶
の（１００）面および（１１０）面を用いることにより
、ＳｒＴｉＯ３単結晶基板を用いた場合に比べて、（１
００）配向および（１１０）配向の良好なＹＢａ２ Ｃ
ｕ３０ 超伝導薄膜を７−δ 得ることができることがわかる。
の（１００）面および（１１０）面を用いることにより
、ＳｒＴｉＯ３単結晶基板を用いた場合に比べて、（１
００）配向および（１１０）配向の良好なＹＢａ２ Ｃ
ｕ３０ 超伝導薄膜を７−δ 得ることができることがわかる。
これは、５ｒＬａＧａＯ４単結晶基板は、ＳｒＴ ｉ
０３単結晶基板に比べて膜の結晶性、均一性が優れてい
るためと考えられる。
０３単結晶基板に比べて膜の結晶性、均一性が優れてい
るためと考えられる。
また、このようにして作製した超伝導薄膜表面の結晶性
を反射高速電子線回折により観察したところ、５ｒＬａ
Ｇａ０４単結晶基板上に作製した超伝導薄膜では（１０
０）方位および（１１０）方位を示すシャープなストリ
ーク状の回折パタンを得ることができ、良好なエピタキ
シャル成長膜を形成していることがわかった。
を反射高速電子線回折により観察したところ、５ｒＬａ
Ｇａ０４単結晶基板上に作製した超伝導薄膜では（１０
０）方位および（１１０）方位を示すシャープなストリ
ーク状の回折パタンを得ることができ、良好なエピタキ
シャル成長膜を形成していることがわかった。
また、ターゲット材料を、ＬｎＢａ２Ｃｕ３０７−δ（
δ−０〜ｌ 、Ｌｎ ： Ｙｂ、Ｅ ｒ、Ｙ、Ｈｏ。
δ−０〜ｌ 、Ｌｎ ： Ｙｂ、Ｅ ｒ、Ｙ、Ｈｏ。
Ｇｄ、Ｅｕ、Ｄｙ）として前記と同様のＳ ｒＬａＧａ
ｚ４単結晶基板上に、前記と同一条件下で作製した超伝
導薄膜でも（１００）および（１１０）方位を示すシャ
ープなストリーク状の回折パターンを得ることができ、
良好なエピタキシャル成長膜を形成していることがわか
った。
ｚ４単結晶基板上に、前記と同一条件下で作製した超伝
導薄膜でも（１００）および（１１０）方位を示すシャ
ープなストリーク状の回折パターンを得ることができ、
良好なエピタキシャル成長膜を形成していることがわか
った。
実施例２
次に本発明の第２の実施例として、実施例１と同様の方
法で形成した５ｒＬａＧａＱ４Ｑｉ結晶基板上に、アル
ゴン／酸素（混合比２：］）の雰四囲ｉ下てＲＦマグネ
トロンスパッタリング法により膜厚１０００人のＹＢａ
２ Ｃｕ３０ を堆積し７−δ た。ここで、ターゲットとしては、成膜後の組成比がＢ
１２ Ｓ ｒ２ Ｃａ２ Ｃｕ３０ となるように
組成比を調整したものを用いた。また、このときの成膜
条件は、ガス圧５Ｐａ、電力２００Ｗ、基板温度６００
℃とした。
法で形成した５ｒＬａＧａＱ４Ｑｉ結晶基板上に、アル
ゴン／酸素（混合比２：］）の雰四囲ｉ下てＲＦマグネ
トロンスパッタリング法により膜厚１０００人のＹＢａ
２ Ｃｕ３０ を堆積し７−δ た。ここで、ターゲットとしては、成膜後の組成比がＢ
１２ Ｓ ｒ２ Ｃａ２ Ｃｕ３０ となるように
組成比を調整したものを用いた。また、このときの成膜
条件は、ガス圧５Ｐａ、電力２００Ｗ、基板温度６００
℃とした。
堆積後、酸素雰囲気中で９００℃、１時間のアニールを
行った。
行った。
このようにして作製したＢｉ２ Ｓｒ２ Ｃａ２Ｃｕ３
Ｑ、薄膜のゼロ抵抗温度ＴｃＯを測定した結果と成膜さ
れた超伝導膜の配向性と膜質をＸ線回折で測定した結果
を第２表に示す。
Ｑ、薄膜のゼロ抵抗温度ＴｃＯを測定した結果と成膜さ
れた超伝導膜の配向性と膜質をＸ線回折で測定した結果
を第２表に示す。
第２表
この結果から明らかなように、Ｓ ｒＬａＧａ。
４単結晶の（１００）面および（１１０）面を用いるこ
とにより、５ｒＴｉ０３単結晶基板を用いた場合に比べ
て、（１００）配向および（１１０）配向の良好なり
ｉ２ Ｓ ｒ ２ Ｃａ ２ Ｃｕ ３０ 超伝導薄
膜を得ることができることがわかる。
とにより、５ｒＴｉ０３単結晶基板を用いた場合に比べ
て、（１００）配向および（１１０）配向の良好なり
ｉ２ Ｓ ｒ ２ Ｃａ ２ Ｃｕ ３０ 超伝導薄
膜を得ることができることがわかる。
実施例３
次に本発明の第３の実施例として、実施例１と同様の方
法で形成した５ｒＬａＧａ０４の（１００）および（１
１０）単結晶基板上に、アルゴン／酸素（混合比１：１
）の雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタリング法によ
り膜厚１０００人のＴｌ２ Ｂａ２ Ｃａ２ ＣＩＪ３
０ を堆積した。ここてターゲットは成膜後の膜の組
成比がＴｌ２８ａ２０ａ２ Ｃｕ３０ となるように
調整したものを用いた。またこのときの成膜条件は、ガ
ス圧１０Ｐａ、電力８０Ｗ１基板温度６００℃とした。
法で形成した５ｒＬａＧａ０４の（１００）および（１
１０）単結晶基板上に、アルゴン／酸素（混合比１：１
）の雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタリング法によ
り膜厚１０００人のＴｌ２ Ｂａ２ Ｃａ２ ＣＩＪ３
０ を堆積した。ここてターゲットは成膜後の膜の組
成比がＴｌ２８ａ２０ａ２ Ｃｕ３０ となるように
調整したものを用いた。またこのときの成膜条件は、ガ
ス圧１０Ｐａ、電力８０Ｗ１基板温度６００℃とした。
堆積後、金箔を用いてラップし、酸素雰囲気中で９０５
℃、１０分のアニールを行った。ここで金箔を用いてラ
ップするのはタリウムの蒸発を防ぐためである。
℃、１０分のアニールを行った。ここで金箔を用いてラ
ップするのはタリウムの蒸発を防ぐためである。
このようにして作製したＴｌ２８ａ２ Ｃａ２ Ｃｕ３
０ｘ薄膜のゼロ抵抗温度Ｔゎ。を１Ｎ−１定した結果と
成膜された超伝導膜の配向性と膜質をＸ線回折で７Ｔｌ
ｌＩ定した結果を第３表に示す。
０ｘ薄膜のゼロ抵抗温度Ｔゎ。を１Ｎ−１定した結果と
成膜された超伝導膜の配向性と膜質をＸ線回折で７Ｔｌ
ｌＩ定した結果を第３表に示す。
第３表
この場合も、上記第３表の結果から明らかなように、５
ｒＬａＧａ０４単結晶の（１００）面および（１１０）
面を用いることにより、５ｒＴｉ０３単結晶基板を用い
た場合に比べて、（１００）配向および（１１０）配向
の良好な・７１２Ｂａ２（ａ２ Ｃｕ３０ 超伝導薄
膜を得ることができることがわかる。
ｒＬａＧａ０４単結晶の（１００）面および（１１０）
面を用いることにより、５ｒＴｉ０３単結晶基板を用い
た場合に比べて、（１００）配向および（１１０）配向
の良好な・７１２Ｂａ２（ａ２ Ｃｕ３０ 超伝導薄
膜を得ることができることがわかる。
なお、これらの実施例に限定されることなく他の酸化物
超伝導薄膜の形成にも適用可能である。
超伝導薄膜の形成にも適用可能である。
また、基板材料としては５ｒＬａＧａＯ４のみならず、
Ｃａ、Ｎｄ、Ｃｒなどのわずかな不純物を含有するもの
も有効であることはいうまでもない。
Ｃａ、Ｎｄ、Ｃｒなどのわずかな不純物を含有するもの
も有効であることはいうまでもない。
さらにまた、前記実施例では超伝導酸化物薄膜を形成す
るに際し、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いたが、こ
れに限定されることなく、真空蒸着法、多元蒸着法、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ法） 、ＭＳＤ法等を用い゛
てもよい。
るに際し、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いたが、こ
れに限定されることなく、真空蒸着法、多元蒸着法、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ法） 、ＭＳＤ法等を用い゛
てもよい。
以上説明してきたように、本発明によれば、超伝導薄膜
の形成に際し、基板材料として、組成が下式に示すよう
なに２ＮｉＦ４型の結晶構造を有するストロンチウムー
ラ′ンタンーガリウム系酸化物単結晶基板の（１００）
面または（１１０）面を用いるよようにしているため、 Ｓ ｒｌ−＊ Ｌａ、−Ｇａｌ−ｏ４−Ｗ（−０，０５
＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−
０．０５ ＜ｚ ＜０．０５ 、−０．２＜ｗ ＜０
．２ ）極めて良好な（１００）配向または（１１０）
の酸化物超伝導薄膜を得ることができる。
の形成に際し、基板材料として、組成が下式に示すよう
なに２ＮｉＦ４型の結晶構造を有するストロンチウムー
ラ′ンタンーガリウム系酸化物単結晶基板の（１００）
面または（１１０）面を用いるよようにしているため、 Ｓ ｒｌ−＊ Ｌａ、−Ｇａｌ−ｏ４−Ｗ（−０，０５
＜ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−
０．０５ ＜ｚ ＜０．０５ 、−０．２＜ｗ ＜０
．２ ）極めて良好な（１００）配向または（１１０）
の酸化物超伝導薄膜を得ることができる。
図は、本発明実施例の超伝導体を示す図である。
１− （１００） Ｓ ｒ Ｌ ａ Ｇ ａ ｚＯ４基
板、２ ・−・Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０ 薄膜
、２ ｓ−配線部、７−δ ２ｎ・・・常伝導体部。
板、２ ・−・Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０ 薄膜
、２ ｓ−配線部、７−δ ２ｎ・・・常伝導体部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）組成が下式に示すようなＫ＿２ＮｉＦ＿４型の結
晶構造を有する（１００）配向のストロンチウム−ラン
タン−ガリウム系酸化物単結晶基板と、この基板上に形
成された（１００）配向の 酸化物超伝導薄膜とを備えたことを特徴とする超半導体
装置。 Ｓｒ＿１＿−＿ｘＬａ＿１＿−＿ｙＧａ＿１＿−＿ｚＯ
＿４＿−＿ｗ（−０．０５＜ｘ＜０．０５、−０．０５
＜ｙ＜０．０５、−０．０５＜ｚ＜０．０５、−０．２
＜ｗ＜０．２） （２）組成が下式に示すようなＫ＿２ＮｉＦ＿４型の結
晶構造を有する（１１０）配向のストロンチウム−ラン
タン−ガリウム系酸化物単結晶基板と、この基板上に形
成された（１１０）配向の 酸化物超伝導薄膜とを備えたことを特徴とする超半導体
装置。 Ｓｒ＿１＿−＿ｘＬａ＿１＿−＿ｙＧａ＿１＿−＿ｚＯ
＿４＿−＿ｗ（−０．０５＜ｘ＜０．０５、−０．０５
＜ｙ＜０．０５、−０．０５＜ｚ＜０．０５、−０．２
＜ｗ＜０．２） （３）組成が下式に示すようなＫ＿２ＮｉＦ＿４型の結
晶構造を有する（１００）配向のストロンチウム−ラン
タン−ガリウム系酸化物単結晶基板を用意する工程と、 前記単結晶基板上に格子定数ａおよびｂが ３．７６〜３．９２Åまたは５．３２〜５．５４Åの範
囲にある（１００）配向の酸化物超伝導薄膜をエピタキ
シャル成長せしめる超伝導薄膜形成工程とを含むことを
特徴とする超半導体装置の製造方法。 Ｓｒ＿１＿−＿ｘＬａ＿１＿−＿ｙＧａ＿１＿−＿ｚＯ
＿４＿−＿ｗ（−０．０５＜ｘ＜０．０５、−０．０５
＜ｙ＜０．０５、−０．０５＜ｚ＜０．０５、−０．２
＜ｗ＜０．２） （４）組成が下式に示すようなＫ＿２ＮｉＦ＿４型の結
晶構造を有する（１１０）配向のストロンチウム−ラン
タン−ガリウム系酸化物単結晶基板を用意する工程と、 前記単結晶基板上に格子定数ａおよびｂが ３．７６〜３．９２Åまたは５．３２〜５．５４Åの範
囲にある（１１０）配向の酸化物超伝導薄膜をエピタキ
シャル成長せしめる超伝導薄膜形成工程とを含むことを
特徴とする超半導体装置の製造方法。 Ｓｒ＿１＿−＿ｘＬａ＿１＿−＿ｙＧａ＿１＿−＿ｚＯ
＿４＿−＿ｗ（−０．０５＜ｘ＜０．０５、−０．０５
＜ｙ＜０．０５、−０．０５＜ｚ＜０．０５、−０．２
＜ｗ＜０．２） （５）前記超伝導薄膜形成工程が、 下式で表されるような組成比をもつ酸化物 超伝導薄膜を形成する工程であることを特徴とする請求
項（３）または請求項（４）記載の超半導体装置の製造
方法。 ＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δ （δ＝０〜１、Ｌｎ：Ｙｂ、Ｅｒ、Ｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｅ
ｕ、Ｄｙ） （６）前記超伝導薄膜形成工程が、 Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化物薄 膜を形成する工程であることを特徴とする請求項（３）
または請求項（４）記載の超半導体装置の製造方法。 （７）前記超伝導薄膜形成工程が、 Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化物薄 膜を形成する工程であることを特徴とする請求項（３）
または請求項（４）記載の超半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100835A JPH0818914B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 超伝導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100835A JPH0818914B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 超伝導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042696A true JPH042696A (ja) | 1992-01-07 |
| JPH0818914B2 JPH0818914B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=14284375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100835A Expired - Lifetime JPH0818914B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 超伝導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818914B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP2100835A patent/JPH0818914B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0818914B2 (ja) | 1996-02-28 |
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